Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Предмет и биотехнологични проблеми

В момента, това е малко вероятно, че някой може да се съмнява, че съвременната биология е най-разнообразна областта на естествените науки. В действителност, тя включва привидно напълно несвързани области на научното познание: микробиология, анатомия на растенията и животните, биохимия, имунология, клетъчна биология, физиология на растенията и животните, различна таксономия, екология, генетика, биофизика, математика и много други области на науката.

Все по-голям многообразието на съвременната биология започва след Втората световна война, когато биологията проникнали други природни науки като физика, химия и математика, което прави възможно да се опише жизнените процеси в нова качествена ниво - на нивото на клетъчната и молекулярна взаимодействия.

Това е значителен напредък във фундаменталните научни изследвания в областта на биохимията, молекулярната генетика и молекулярна биология, постигнато през втората половина на този век, създаден истински различни контролни условия (макар че може би не най-важните) механизмите клетъчната активност. Сегашната благоприятна ситуация в биологията е мощен тласък за развитието на съвременните биотехнологии, много важна област на практическо приложение на резултатите от фундаменталните науки. Възможно е да се твърди с увереност, че биотехнологиите е най-ярък пример за това как резултатите от пръв поглед "чиста наука", се използва в практическата дейност на човека. Основата за осигуряване на благоприятна ситуация за бързото развитие на биотехнологиите, са коренно откриването и развитието:

• доказателства за ролята на нуклеинови киселини в съхранение и предаване на генетична информация в биологични системи (т.е. отделните клетки и отделни организми, но не населението);

• декодиране универсална за всички живи организми, генетичния код;

• разкриване на механизмите на генната регулация в процеса на функциониране на едно поколение от организми;

• Подобряване на съществуващите и развитие на нови технологии за отглеждане на микроорганизми, растителни или животински клетки;

• като логично следствие от горното, е създаването на (поява) и бързото развитие на методи за генетично и клетъчно инженерство, от което изкуствено създава нови форми на организми много подходящи за използване в промишлени мащаби.

Абсолютно нова посока е т.нар инженерна ензимология, които са възникнали в резултат на развитието на съвременните методи за изучаване на структурата и синтеза на протеини ензими и изясняване на механизмите на функциониране и регулиране на дейността на тези съединения (важно клетъчни компоненти). Напредъкът в тази област позволяват насочени модификация на протеини с различна сложност и специфичност на функциониране, за да се развива създаването на силни катализатори за промишлени реакции на високо стабилизирани използващи имобилизирани ензими.



Всички тези постижения са донесли биотехнологии към следващото ниво на своето развитие, което позволява на съзнателно и целенасочено управление на сложни клетъчни процеси. Тази нова област на биологичната знания и последните му постижения са станали изключително важни за здравето и благосъстоянието.

И все пак, той очаква биотехнологиите, в случай на изпълнение на всички надежди, че тя назначен? И най-накрая, какво е биотехнологиите и какви са неговите дейности?

Терминът "биотехнология" е въведен през 1917 г. от унгарския инженер Карл Erek когато описва процеса на мащабна свиня за разплод, като се използва като храна за захарно цвекло. По дефиниция, Erek, биотехнологии - са "всички видове работни места, при които суровините, с помощта на живите организми произвеждат определени продукти."

Този термин, обаче в тези години не се използва широко. Само през 1961 г. отново се върна при него, след като шведски микробиолог Чарлз Guerin Heden препоръчва да се промени името на научното списание "Journal на Микробиологична и биохимични техника и технологии" (вестник на микробиологията и инженерна химия и технология), който е специализиран в публикуване на произведения на приложното микробиология и промишлена ферментация, за "биотехнологии и биоинженерство" (Biotechnology и биоинженерство). От този момент нататък биотехнологиите е ясно и необратимо свързана с изследвания в областта на "индустриалното производство на стоки и услуги, с участието на живи организми, биологичните системи и процеси."

Концепцията на биотехнологиите може да бъде представляван от редица определения:

• Използване на биологични обекти, системи и процеси за производство на необходимите продукти или за нуждите на сектора на услугите;

• интегрирано прилагане на биохимични, микробиологични и инженерни знания за индустриалната потенциално приложение на микроорганизмите, клетъчни култури и техните отделни компоненти или системи;

• технологично използване на биологичните явления, за да се размножават и произвеждат (производство) на различни видове минерални продукти;

• прилагането на научни и инженерни принципи на обработката на материали с биологични агенти, за да се осигурят необходимите продукт или създаване на технологията на обслужване.

Биотехнологията е всъщност нищо друго, освен името, дадено на набор от техники (подходи) и процеси, основани на използването за целите на биологични обекти.

Терминът биотехнологиите включва компонентите на "BIOS", "Техно", "лого" от гръцки произход (от гръцки "BIOS." - Life, "техно" - изкуството, умения, способности, и "лого" - най-концепция, доктрина).

Така, както е видно от горните определения, биотехнологиите по същество включва използването на микроорганизми, животински и растителни клетки или ензими за тях, унищожаване или трансформация (преобразуване) на различни материали, за да се получат полезни продукти за различните нужди на дадено лице синтезиране.

Биотехнологични тенденции са предназначени да създадат и практическото прилагане (т.е. практическа употреба ..):

• нови биологично активни вещества и лекарства, използвани в здравеопазването за диагностика, профилактика и лечение на различни заболявания;

• биологична защита на културите от вредители и патогени, бактериални торове и регулатори на растежа на растенията, и животните; нови сортове растения, които са устойчиви на различни неблагоприятни въздействия (фактори на околната среда); Нови породи животни с полезни свойства (трансгенни животни);

• ценни фуражни добавки за увеличаване на производителността на селскостопанските животни (фураж протеини, аминокиселини, витамини, ензими, които повишават усвояването на храна и др ...);

• нови техники биоинженерни да произвеждат продукти с висока производителност за различни цели, използвани в селското стопанство и ветеринарна медицина;

• създаване на нови технологии и за получаване на търговски ценни продукти за хранително-вкусовата, химическата и микробиологичната промишленост;

• ефективни технологии за преработка на селскостопанска, промишлени и битови отпадъци за производство на продукти, които могат да бъдат използвани и в други области на човешката дейност (например, биогаз, торове, гориво за превозни средства, и така нататък. Н.).

От само себе си се разбира, че такива сложни проблеми изискват интегриране на различни клонове на научното и техническо познание и се характеризират биотехнологиите като редица обещаващи технологии, които ще бъдат използвани в широк спектър от промишлени зони. Интеграцията на биология, химия и инженерни техники в областта на биотехнологиите се извършва по такъв начин, че да се осигури максимално използване на потенциала на всички свои области на компетентност. И все пак, въпреки сложността на биотехнологиите, той трябва да дойде като едно цяло, като микроелектрониката. Вместо това трябва да се разглежда като поредица от съвременни технологии, комбинацията от които винаги ще се различават в зависимост от специфични практически проблеми.

Biotechnology - интердисциплинарна област на научно-техническия прогрес, които са възникнали в пресечната точка на биологични, химически и технически познания, и призова за създаването на нови биотехнологични процеси, които в повечето случаи ще се извършва при ниски температури, изискват малка (по-малък) количество енергия и ще се основава главно на субстрати евтини използвани като суровини.

Въпреки това, трябва да сте наясно, че биотехнологиите не е нещо ново, не по-рано известен, и е развитие и разширяване на набора от методи за обработка, корените на което са били преди хиляди години.

Биотехнологични включва много от традиционните процеси отдавна са познати и отдавна се използва от човека. Това варене, печене, производство на вино, сирене, готвене много ориенталски пикантни сосове, както и различни начини за изхвърляне на отпадъци. Във всички тези процеси се използват биологични обекти (дори без достатъчно познания за тях), и всички тези процеси през годините подобри, че емпирично. В началото на този етап биотехнологиите се губи в мъглата на времето, и то е продължило до около края на XIX век.

Произведенията на големия френски учен Луи Пастьор (1822-1895) положиха основите за практическото използване на микробиология и биохимия постижения в традиционната биотехнологии (варене, вино, производство на оцет) и бележи началото на нов период на научното развитие на биотехнологиите. Този период се характеризира с развитието на промишлените биотехнологии, особено на ферментационните процеси в промишлен мащаб. Стерилни производствени процеси са разработени чрез ферментация на ацетон, глицерол. Интензивно изучава основните групи микроорганизми - активатори на ферментационни процеси изследвани биохимични характеристики на тези процеси. След откриването на пеницилина от Александър Флеминг разработен процеси и устройства за дълбока обработка на производители, които намаляват драстично цената на производството на антибиотика, и тя става достъпна за широка употреба в клиничната практика по време на Втората световна война.

След края на войната, бързо развиваща се ферментационни процеси за производството на антибиотици, стероидни хормони, а през 1961 г. Имаше едно списание "Биотехнологии и Bioengineering" и отново понятието "биотехнология" се използва за обозначаване на процесите, които се отнасят до областта на промишлената микробиология.

Въпреки това, терминът "Биотехнологии" все започва да се свързва с началото на нов етап в развитието на тази наука, която се очаква да започне през 1973 г., когато Стенли Коен и Хърбърт Бойер получи рекомбинантен плазмид и произведени трансформацията на E.coli клетки. За четири години след откриването на рекомбинантна ДНК технология са щамове на бактерии, които произвеждат инсулин и човешки растежен хормон. Това доведе до приток на инвестиции в нови фирми. В момента, в САЩ само микробна (базиран на отглеждането на генетично модифицирани организми) биотехнологични компании, представени в 1300, наброяващо 153 000 служители, с годишни приходи от $ 19,6 милиарда долара. И с продажби от $ 13,4 милиарда долара. В Канада, 282 компании с годишни приходи $ 1.1 милиарда, Япония, с годишни приходи от $ 10,0 милиарда в Европа през 1178 фирми (45,000 служители) с годишни приходи от $ 3,7 милиарда Основни продукти, произведени от микроорганизми и рекомбинантна ДНК технология ... - животни пептиди, такива като хормони, растежни фактори, ензими, антитела, биологични модификатори на имунен отговор.

Според груба оценка, глобалната пазарна стойност на растителните продукти, произведени на базата на ДНК технология, за да достигне до 2010 г. до 30-40 млрд. Долара. Световният пазар за биотехнологични продукти е всяка година около 150 млрд. Долара.

Много страни са приети национална програма биотехнологиите. Така например, в САЩ годишните разходи на биотехнологията е 2-3 млрд. USD. В Германия през 2001 г., разпределени около $ 2.0 милиарда. Marks на новата програма за биотехнологии. Таблица. 1 показва основните факти, които характеризират развитието на биотехнологията.

Логично е да се предположи, че скоростта на практическото използване на биотехнологични постижения в по-малка степен ще се определя от научните и техническите термини, и ще бъде все по-зависими от такива фактори като въпросната инвестиция индустрии, подобряване на технологичните схеми, пазарните условия и икономическата ефективност на нови методи в сравнение с новоприетите технологии различен тип.

Industries, които ще се състезават в биотехнологиите включват производството на храни за хора и животни, създаване и производство на нови материали, за да замени произведени с използване на пластмасите, алтернативни източници на енергия, развитието на технологиите отпадъци производство, контрол и ликвидиране на замърсяването и селското стопанство. Разбира се, биотехнологиите революционизира много области на медицината, ветеринарната медицина и фармацевтичната промишленост.

По-горе ясно показва, разглеждане на биотехнологиите като хоризонтален дисциплини, се основава на използването на мултидисциплинарна стратегия (различни подходи) за решаване на различни проблеми.

Таблица 1

Историята на развитието на молекулярната биотехнология

дата събитие
Carl Erek въвежда термина "Биотехнологии"
Произведени пеницилин в промишлен мащаб
Ейвъри, Маклауд и Маккарти са показали, че е представен на генетичен материал ДНК
Watson и Crick определена структурата на ДНК молекулата
Основана списание "Биотехнологии и Bioengineering"
1961-1966 За да дешифрира генетичния код
Изберете първия усвоява с ограничение ендонуклеаза
Корана и др. Синтезира пълнометражни генни тРНК
Boyer и Cohen инициира рекомбинантна ДНК технология
Kohler и Milstein, описана за производството на моноклонални антитела
Публикувано първото ръководство, уреждащо обработването на рекомбинантна ДНК
Методите за определяне на нуклеотидната последователност на ДНК
Компанията Genentech произведен човешки инсулин, произведен от Е. коли
Одобрени за употреба в Европа, първата ваксина за животни, произведени чрез рекомбинантна ДНК технология
За растителна трансформация прилага хибрид Ti-плазмид
Създаден от полимеразна верижна реакция (PCR)
САЩ план, одобрен проучвания генна терапия с използване на човешките соматични клетки
Официално започва работата по проекта "Човешки геном"
1994-1995 Публикува подробни генетични и физически карти на човешките хромозоми
Годишните продажби на първата рекомбинантна протеин (ЕПО) е надвишил $ 1 млрд.
Бозайници клонирани от диференцирани соматични клетки

Biotechnology използва техники, заимствани от химия, микробиология, биохимия, молекулярна биология, инженерна химия и компютърна технология за създаване на нови научни изследвания, развитие и оптимално използване на процеси, в които каталитична реакция, играят основна и незаменима роля.

Всяко биотехнология трябва да се стреми да постигне по-тясно сътрудничество със специалисти от други свързани с тях (в близост) дисциплини, като например медицина, хранително-вкусовата промишленост, фармацевтичната и химическата промишленост, опазването на околната среда и обработва за обработка на продукти, които са отпадъчни продукти от различни индустрии.

Основната причина за биотехнологията успех е в намирането успех и бърз напредък в молекулярната биология, по-специално в развитието на технологията на рекомбинантни ДНК молекули. С тази технология е възможно да се манипулира директно наследствен материал на клетката, с нови комбинации от полезни функции и възможности. Възможностите на тези техники, които за първи път са разработени в лабораториите, скоро се оказаха доста приемливо в промишлена среда. Все пак, въпреки някои, а понякога и много значителни ползи, които носи технология на рекомбинантни молекули непрекъснато да се вземат предвид възможните опасности, свързани с човешка намеса в природата. В момента, развитието на биотехнологиите при скорости доближаващи се до тези на превръща в микроелектрониката в средата на 70-те години.

Той вече не е тайна, че изкопаемите горива (макар че в момента, извлечени с голям излишък), а другият не се долива ресурси един ден ще бъде изключително ограничено. И това е съвсем естествено, че този факт сега ни кара да търсим нови, по-евтино и по-добре да се пести енергия и сила, които биха могли да се финансират чрез биотехнологии. В тази ситуация, климат в страната, което позволява да се произвеждат големи количества биомаса годишно, ще бъде в по-добри условия от страни с по-малко благоприятни климатични условия. По-специално, тропическите райони на земното кълбо в това отношение имат значително предимство пред други региони.

Друг фактор, който допринася за растежа на интерес в областта на биотехнологиите е настоящият световен спад в химическите и инженерните направления поради частично изтощаване на енергийните източници. Поради тази биотехнология е смятан за един от най-важните средства за повторно стимулиране (актуализация) икономика въз основа на нови методи, нови технологии и нови суровини. В действителност, индустриалната бум на 1950-те и 1960-те години се дължи на евтиния петрол, както и напредъка в информационните технологии доведе през 1970 и 1980 на развитието на микроелектрониката. И има причина да вярваме, че 2000 г. ще бъде ерата на биотехнологиите. Във всеки случай, светът е свидетел на значително нарастване на научните изследвания в областта на молекулярната биология, появата на нови биотехнологични компании, увеличаване на инвестициите в биотехнологичната индустрия (както вътрешни фирми и физически лица), както и растежа на фундаментални знания, увеличаване на броя на източниците на информация и средства за информатика ,

Много от биотехнологични процеси може да се смята, че има три основни съставки на ядрото: първата част е да се осигури най-оптимални катализатори за специфични процеси, втората част е да се осигури, доколкото е възможно най-оптимални условия за желания каталитичен процес, а третият - е свързано с отделянето и пречистването на желания продукт или продукти от ферментация смес.

В повечето случаи, цели организми са най-ефективни, стабилна и удобна форма за катализа на биотехнологични процеси, в резултат на широко използваните процеси микробни биотехнологията. Конечно, это не исключает использование и высших организмов (в частности, культур растительных и животных клеток), которые, несомненно, в будущем будут играть важную роль в биотехнологии.

Микроорганизмы обладают огромным генетическим пулом (фондом), позволяющим им осуществлять практически неограниченную биосинтетическую деятельность и потенциал деградации. Кроме того, микроорганизмам присущ исключительно быстрый рост, скорость которого намного превышает скорость роста высших организмов (растений и животных). Указанное свойство позволяет за короткий промежуток времени осуществить синтез больших количеств требуемого продукта в строго контролируемых условиях.

Существенным моментом первого компонента биотехнологии является селекция и улучшение объекта с помощью различных генетических методов, а в последнее время с использованием высокоэффективных приемов молекулярной биологии, которые, как уже упоминалось, способны обеспечить конструирование организмов с новыми биохимическими возможностями.

Во многих случаях катализатор используется в изолированной форме в виде очищенного фермента, для получения которого в настоящее время разработаны эффективные методы выделения и очистки, а также методы стабилизации.

Второй компонент биотехнологии связан с изготовлением систем, обеспечивающих оптимальное функционирование организмов-продуцентов или чистых ферментов. Сюда относятся специальные знания о химии процессов, а также сведения об инженерном обеспечении конструирования и изготовления этих систем.

Наконец, третий компонент представляет собой довольно сложную и дорогую процедуру биотехнологического процесса – выделение и очистку целевого продукта. Этот компонент существенно увеличивает стоимость всего процесса и может составлять до 70% стоимости готового коммерческого препарата.

Многоэтапность биотехнологических процессов определяет необходимость привлечения к их осуществлению специалистов самого различного профиля: генетиков и молекулярных биологов, биохимиков, вирусологов, микробиологов и клеточных физиологов, инженеров-технологов, конструкторов биотехнологического оборудования и т. п. Сказанное позволяет утверждать, что чистых специалистов-биотехнологов в природе не существует, да такого специалиста нельзя себе и представить. Поэтому в биотехнологии с равным успехом работают и микробиологи, и генетики, и биохимики, и клеточные и генетические инженеры, и конструкторы, и т. д. и т. п., от деятельности которых зависит пpoгpeсс и успех данной отрасли. Однако необходимо отдавать себе отчет в том, что на развитие биотехнологии существенное влияние могут оказывать деятельность различных политических и экономических сил.


<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Предмет и биотехнологични проблеми

; Дата: 12.12.2013; ; Прегледи: 530; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.22
Page генерирана за: 0.049 сек.