1 Biot

A modern biotechnológia fejlődésének fő tendenciái

A technológia olyan módszerek, technikák kombinációja, amelyek egy forrásanyagból (nyersanyagból) egy gyakorlatilag értékes terméket kapnak.

BIOTECHNOLÓGIA (a görög biosz - életből, techno - művészetből, készségből és logóból - szó, tanítás), élő szervezetek és biológiai folyamatok felhasználásából. A biotechnológia egy interdiszciplináris terület, amely a biológiai, kémiai és technikai tudományok találkozásánál jelent meg. A biotechnológia fejlesztésével az emberiség globális problémáinak megoldása összefügg az élelmiszer-, energia-, ásványi erőforrások hiányának megszüntetésével, az egészségi állapot javulásával és a környezet minőségével.

Az utóbbi évtizedekben a mikrobiológiai folyamatok tanulmányozása és gyakorlati alkalmazása folyamatosan növekszik, sokat régóta használnak a nagyüzemi termelésben. (takarmányfehérje, etanol, antibiotikumok, vitaminok, aminosavak és szerves savak előállítása).

Az emberek igényeit a állati fehérje elégedett csak 40% növényi fehérje szintézist viszonylag alacsony hatékonyságot, így egységnyi területen megmarad az alacsony termelékenység a mezőgazdaságban, és az egész világon - csak 10% -át a föld kezeljük a növényeknek. A többi kényelmetlen hegyek, sivatagok, tundrák, köves talajok. Nyilvánvaló problémák a mezőgazdaságban vannak csatlakoztatva is, hogy szükség van a víz hőmérséklete egy bizonyos szintet, hogy szükség van a növényvédő szerek a káros rovarok, betegségek, bevezetése nitrogén műtrágyák és más fajok, mint a növények eltávolítják ezeket az elemeket a talajból.

Mikroorganizmusok termesztése érdekében nagy területek és a fenti körülmények nem szükségesek. A fehérje mikrobiális készítmények költsége nem függ az időjárástól. A mikroorganizmusok növekedési rátája jelentősen meghaladja a többi élőlény növekedését a kedvező feltételek megteremtésében. Ugyanakkor a mikroorganizmusok mobil enzimatikus rendszerekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy szinte bármilyen szerves és sok szervetlen szubsztrátot használjanak energiának és saját növekedésüknek, miközben olyan termékeket képeznek, amelyek nehéz vagy lehetetlenek a hagyományos technológiákhoz.

A világban a hagyományos üzemanyagok - az olaj és a földgáz - eltűnnek, és a mikroorganizmusok révén további energiaforrásokhoz juthatnak biogáz, etanol, hidrogén formájában ipari és mezőgazdasági hulladékok és napenergia felhasználása miatt.

A tudományos eredmények és a biotechnológia gyakorlati fejlődését alapkutatás biztosítja, és a modern tudomány legmagasabb szintjén valósul meg. Ebben a tekintetben meg kell említeni a csodálatos sokszínűségét tudományos biotechnológia: a fejlődés és eredmények szorosan összefügg, és függ a tudás, akkor nemcsak a tudomány biológia, hanem sokan mások. A biotechnológia kapcsolódó molekuláris biológia, genetika, géntechnológia, biokémiai, mikrobiológiai, fizikai, kémiai, elektrokémiai, Chemical Engineering, biokémia, mikrobiológia, fizikai kémia, elektrokémia. Ezek a technológiák különböző biológiai anyagok és rendszerek - mikroorganizmusok, vírusok, növényi és állati sejtek és szövetek, valamint extracelluláris anyagok és sejtösszetevők katalitikus potenciáljának felhasználásán alapulnak.

A biotechnológia fejlesztése és átalakulása az elmúlt 25-30 év biológia során bekövetkezett mélyreható változásoknak tudható be. Ezeknek az eseményeknek az alapja az öröklés és módszertani fejlesztések új ötlete volt, amely közelebb hozta az emberiséget az anyagi szubsztrátum átalakulásának tudásához, és megnyitotta az utat a legújabb ipari folyamatokhoz.

A géntechnika már csaknem 20 éve létezik. Ő ragyogóan feltárta képességeit a prokarióta szervezetekben. Azonban a magasabb növényekre és állatokra alkalmazott új technológiák még nem olyan jelentősek. Kísérletek alkalmazni a technikákat génsebészet magasabb rendű növények és állatok előtt álló hatalmas nehézségek miatt mind a tökéletlenség tudásunk a genetika eukarióták és összetettsége a szervezet a magasabb rendű szervezetek.

A biotechnológia vezetői ma az Egyesült Államok és Japán, amelyek több éves tapasztalattal rendelkeznek a biotechnológiában a mezőgazdaság, a gyógyszeripar, az élelmiszeripar és a vegyipar területén. Nyugat-Európa országai (Németország, Franciaország, Nagy-Britannia) és Oroszország is erős pozíciót tölt be az enzimkészítmények, aminosavak, fehérjék és gyógyszerek előállításában. Ezeket az országokat az új technológia és technológia, az intenzív alapkutatás és az alkalmazott kutatás nagy potenciálja jellemzi a biotechnológia különböző területein. A tudomány iránti érdeklődés és az elmúlt évek fejlődésének üteme nagyon gyorsan növekszik.

A férfi több ezer éve használta a biotechnológiát: az emberek főztek sört, sült kenyeret, kaptak savanyú tejtermékeket, fermentálták a gyógyászati ​​anyagokat és a hulladékkezelést. De a biotechnológia legfrissebb módszerei, beleértve a rekombináns DNS-sel végzett munkát, beleértve a génsebészeti módszereket is, a "biotechnológiai boom" -hoz vezetnek, amelyet jelenleg szemtanúi vagyunk. A legfrissebb géntechnológiai technológiák alapvetően lehetővé teszik a hagyományos biotechnológiai folyamatok fejlesztését, valamint a különböző értékes termékek lényegében új, előtti megközelítésének elérését.

A tudományos és technológiai fejlődés jelenlegi szakaszát forradalmi változások jellemzik a biológiában, amely a természettudomány vezetőjévé válik. A biológia elérte a molekuláris és szubcelluláris szintet, a szövetséges tudományok módszereit (fizika, kémia, matematika, kibernetika stb.), A rendszer megközelítéseit intenzíven alkalmazzák benne. Ezeknek a problémáknak a komplexitásának nagy szerepe van a biotechnológiának, amelynek keretében a biológiai rendszerek és folyamatok célzott felhasználása az emberi tevékenység különböző területein történik. A modern biotechnológiában, alkalmazásainak sajátosságai alapján, tanácsos önálló szakaszként kijelölni a következőket:

- Sejt- és géntechnológia.

Ígéretes és hatékony alkalmazása biotechnológiai eljárások különböző területein az emberi tevékenység, a szerzés ételek és italok a reprodukció nem szennyező energiaforrások és új anyagok köszönhetően a kompakt méret és ezzel egyidejűleg a nagyszabású, nagyfokú gépesítés és a munka termelékenysége. Ezek a folyamatok alkalmasak az irányításra, szabályozásra és automatizálásra.

Biotechnológiai eljárással ellentétben a vegyi anyagok, végre a „enyhe” körülmények között, normál nyomáson, reakció az aktív és az alacsony hőmérséklet; ezek kevésbé szennyezik a környezetet és a hulladékot melléktermékek, kevés függ az éghajlati és időjárási viszonyok, nem igényelnek nagy földterületek nem követeli meg a növényvédő szerek, gyomirtók és egyéb idegen anyagok a környezetbe. Ezért a biotechnológia egészének és az egyes fejezetek között az egyik prioritás irányai a tudományos és technológiai fejlődés, és világos példája „high-tech”, amely kapcsolatban van fejlődési kilátásait számos iparágban.

A világ minden fejlett országa a biotechnológiát a legfontosabb modern iparágak közé sorolja, mivel kulcsfontosságú módszernek tekinti az iparágnak az időigényekkel összhangban történő rekonstrukcióját, és intézkedéseket hoz a fejlődésének ösztönzésére.

A mikrobiológiai termelés nem hulladékként működhet, tisztán tarthatja a környezetet, és más iparágakból származó mérgező hulladékok átalakulását és méregtelenítését is lehetővé teszi, csak bizonyos esetekre vonatkozó feltételeket és technológiai megoldásokat kell kiválasztani.

Mikroorganizmusok alkalmazásával, amelynek tselyulozoliticheskimi ligninolytic enzimek, esetleg konvertáló ezeknek az anyagoknak protein termékek, etanol, metán és egyidejűleg megtisztítása a környezet, például a cellulóz-formák a fő része az ipari és háztartási hulladékok.

Végzett munka az irányt biológiai lebontása és kőolajtermékek, mint a leggyakoribb szennyező jellegű a mesterségesen létrehozott közösségek (coenoses) mikroorganizmusok lebontására képes in vivo olaj alacsonyabb molekulatömegű anyagok és, hogy dobja a felvétele a természetes forgalma anyagok.

A biotechnológiának számos előnye van a vegyipari technológiával szemben:

a kémiailag szintetizálatlan anyagok (enzimek, fehérjék, hormonok, DNS, egyes aminosavak) megszerzésének lehetősége;

minden biotechnológiai folyamat kevesebb károkat okoz a környezetben, mivel közel állnak a természetes folyamatokhoz;

a mikroorganizmusoknak nagy a növekedési üteme és a sejttömeg felhalmozódása, összehasonlítva más organizmusokkal;

A termelés nyersanyagaként olcsó mezőgazdasági vagy ipari hulladékot lehet használni;

a biológiai termelés technológiája és berendezései egyszerűbbek.

A biotechnológiai folyamatok azonban jelentős különbséggel bírnak a vegyi anyagoktól, mivel a biotechnológia a biológiai anyag összetettebb szervezését használja fel. Minden biológiai objektum (sejt, enzim stb.) Autonóm önszabályozó rendszer.

A biológiai folyamatok természete összetett és messze nem világos. A mikrobiális populációk esetében például számos jellemző - a kor, a fiziológiai aktivitás, a káros környezeti tényezők hatásaival szembeni ellenállás - jelentős heterogenitást mutat. Véletlenszerű mutációkra is érzékenyek, amelyek frekvenciája 10 -4-től 10 -8-ig terjed. A heterogenitás a fázisszeparációs felületek és a környezeti feltételek inhomogenitásának következménye is lehet.

A biotechnológiai folyamatok és a tisztán vegyi anyagok közötti alapvető különbség a következő:

- a biológiai anyagok érzékenysége a fizikai és mechanikai hatásokkal szemben;

- az anyagok közötti fázisú szállítás ("folyadék-sejtek", "gáz-folyadék-sejtek" típusa);

- az aszeptikus körülmények követelményei;

- általában sok folyamat alacsony áramlási sebessége;

- a céltermékek instabilitása;

- a növekedésszabályozás és a bioszintézis mechanizmusainak összetettsége.

A változatosság a biotechnológia általában, és annak szakasz, amelynek célja, hogy a környezeti problémák, lenyűgöző: használ, hogy elérjék a biológiai ciklus a tudományok tanulmányozása supraorganismal szint (ökológia), biológiai szervezetek (mikrobiológia, mikológia) suborganizmennye szerkezet (molekuláris biológia, genetika). Keresztül biológia biotechnológia befolyásolja a kémia, fizika, matematika, kibernetika, szerelő.

A modern biotechnológiák szintén szomorúak a tudományosan megalapozott technológiai és hardvertervezésen. Ezért szerves kapcsolat szükséges a műszaki tudományokkal - gépészet, elektronika, automatika.

A biotechnológiai folyamat legfontosabb feladata a tudományosan megalapozott technológia és berendezések fejlesztése és optimalizálása. A biotechnológiai produkciók szervezésében az akkoriban kifejlesztett vegyipari technológia tapasztalatát részben felvették.

A biológiai folyamat fő összetevői: biológiai anyag, szubsztrát, céltermék, berendezés és a folyamatvezérlés módszereinek kompatibilitása.

Aljzat → feldolgozóeszközök ← termék

Korunkban a biotechnológia kiemelt fontosságú iránynak tekintendő, meghatározva a technikai fejlődést, a társadalom fejlődését.

A biotechnológiát széles körben használják az élelmiszeriparban, a mezőgazdaságban, az egészségügyben és a petrolkémia területén.

Háromféle enzim segítségével képes etilén és propilén oxidálására normál hőmérsékleten és nyomáson.

A fejlődés kilátása szerint a mikroorganizmusok hatására az ércek elemeinek kinyerése - ezt az ágat a hidrometallurgiának mikrobiológiájaként nevezik.

A biotechnológia módszereit a cellulóz- és papíriparban alkalmazzák a cellulóz a kapcsolódó vegyületek felszabadításának folyamatában, a fehérítési folyamat során, ezáltal növelve a papír minőségét.

Biotechnológiai módszerek segítségével számos biológiailag aktív anyag, hormon, vér fehérje, immunoregulátor - interferon, oltóanyag. Az immunbiotechnológia fejlődése, az antibiotikumok termelése fejlődött ki.

A környezetre gyakorolt ​​növekvő antropogén hatások szükségessé teszik a hulladékártalmatlanítás módszereit.