Высшее образование

Авторы выражают благодарность Ю. Г. Кроповой и Д. А. Сково- родину за оказанную помощь в подготовке пособия.ВВЕДЕНИЕ

Последние два десятилетия характеризуются выдающимися до­стижениями биотехнологии, являющейся междисциплинарной об ластью знаний, базирующейся на микробиологии, биохимии, мс- лекулярной биологии, биоорганичсской химии, биофизике, виру сологии, иммунологии, генетике, инженерных науках и элек тронике.

Развитие биотехнологии позволяет существенно интенсифици ровать производство, повышать эффективность использования при родных ресурсов, решать экологические проблемы, создавать но' вые источники энергии. Возможности биотехнологии при между­народном сотрудничестве специалистов могут быть направлен! на решение мировых кризисных проблем, связанных с восполне нием дефицита белка и энергии, предотвращением опасных забо­леваний, охраной окружающей среды.

Одна из особенностей биотехнологии состоит в том, что он использует технологии производства продуктов на ранних этапа развития микробиологического синтеза. Выявлены существенны потенциальные возможности для усовершенствования традици онных технологий и расширения сфер приложения получаемы продуктов. Например, методом генетической инженерии создана уникальные штаммы микроорганизмов для сыроварения.

Разработка биотехнологических процессов связана с больши­ми капиталовложениями. Внедрение новейших биотехнологий осо­бенно перспективно в тех случаях, когда продукт не может быт получен другими способами или может быть получен в недоста точных количествах, по более высокой цене. Исследования в это? направлении в основном сосредоточены на производстве фарма кологических препаратов, диагностикумов.

Иммунная биотехнология, с помощью которой распознают : выделяют из смесей одиночные клетки, может применяться н только непосредственно в медицине для диагностики и лечения но и в научных исследованиях, в фармакологической, пищевой i других отраслях промышленности, а также использоваться дл- получения препаратов, синтезируемых клетками защитной систе мы организма.

Большое будущее биотехнологии связано с протоинженерией - технологией изменения свойств природных белков на генетичес ком уровне, получения новых белков (например, новых стимуля торов роста растений, инсектицидов, активных и устойчивых фер» ментов, высококачественных пищевых продуктов, биосенсоров и биоэлементов, медицинских приборов).

Важную роль в указанном направлении играют расширение и усовершенствование существующих биотехнологических процес­сов создание новых. В частности, большие перспективы связаны с введением в растение комплекса генов, управляющих фиксаци­ей азота.

Растущая область биотехнологии — биоэлектроника. Исполь­зование биосенсоров революционизирует методы измерения и кон­троля в различных отраслях промышленности, медицине, науч­ных исследованиях.

С внедрением биотехнологии в добывающую промышленность связан переход от тяжелой индустрии к высоким технологиям. Применение биотехнологии металлов перспективно для извлече­ния из руд платины и других драгоценных и стратегически важ­ных металлов, а биотехнологических методов — для увеличения извлечения нефти из скважин, удаления серы из угля, метана из шахт.

Внедрение биотехнологии в практику изменяет соотношение в системе: человек—производство —природа, повышает произво­дительность труда. Широкое использование биотехнологических процессов способствует стиранию грани между промышленным и сельским производством, поскольку продукты питания, корма и другие сельскохозяйственные продукты вырабатывают в индуст­риальных условиях. Так, на фермах применяют установки для пе­реработки сельскохозяйственных отходов в биогаз, используемый для удовлетворения собственных потребностей в топливе; внедря­ются промышленные методы производства компонентов кормов.

В настоящее время достижения биотехнологии перспективны в следующих отраслях:

• 
  в промышленности (пищевая, фармацевтическая, химичес­кая, нефтегазовая) — использование биосинтеза и биотрансфор­мации новых веществ на основе сконструированных методами ген­ной инженерии штаммов бактерий и дрожжей с заданными свой­ствами на основе микробиологического синтеза;
  
• 
  в экологии — повышение эффективности экологизирован­ной защиты растений, разработка экологически безопасных тех­нологий очистки сточных вод, утилизация отходов агропромыш­ленного комплекса, конструирование экосистем;
  
• 
  в энергетике — применение новых источников биоэнергии, полученных на основе микробиологического синтеза и моделиро­ванных фотосинтетических процессов, биоконверсии биомассы в биогаз;
  
• 
  в сельском хозяйстве — разработка в области растениевод­ства трансгенных агрокультур, биологических средств защиты ра­стений, бактериальных удобрений, микробиологических методов рекультивации почв; в области животноводства — создание эф­фективных кормовых препаратов из растительной, микробной биомассы и отходов сельского хозяйства, репродукция животных на основе эмбриогенетических методов;
  

• в медицине — разработка медицинских биопрепаратов, мо- ноклональных антител, диагностикумов, вакцин, развитие имму- нобиотехнологии в направлении повышения чувствительности и специфичности иммуноанализа заболеваний инфекционной и неинфекционной природы

.