Биотехнология – перспективы развития

Лекция № 30

І. Тема: Социально- экономические аспекты дальнейшего развития биотехнологии.

ІІ. Цель: Ознакомить студентов с социально- экономическими аспектами дальнейшего развития биотехнологии.

ІІІ. Тезисы лекции:

Современному обществу уже трудно представить свое существование без широкого использования продуктов, полученных с помощью микроорганизмов. В последние годы появился новый термин – «биотехнология», которым определяют технологию получения разнообразных, необходимых человеку продуктов из живых клеток различного происхождения. Биотехнология базируется на успехах микробиологии, биохимии, молекулярной биологии и генетики.

Менее полувека назад не были известны даже принципиальные подходы к промышленному получению антибиотиков, ферментов, аминокислот и многих других хозяйственно ценных препаратов, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, которые ныне прочно вошли в производственную практику. За последние годы возник ряд совершенно новых производств, основанных на применении различных мицелиальных грибов, дрожжей, бактерий. Сегодня мы можем говорить о широком круге микроорганизмов различных таксономических групп, которые могут использоваться в микробиологической промышленности как продуценты биологически активных и других веществ, необходимых для нужд народного хозяйства.

Сегодня уже определилось основные направления технического процесса в биотехнологии. Это в первую очередь: переход от периодических процессов к непрерывным, от поверхностного культивирования к глубинному, от открытых производств к асептическим, от производств, загрязняющих среду различными выбросами, к безотходной технологии. Как и в других отраслях, к числу важнейших направлений технического прогресса в биотехнологии относятся механизация и автоматизация производства. Важным критерием технического прогресса становится переход от производства технических препаратов к получению химически чистых продуктов, глубина переработки биомассы, метаболитов.

Совершенно новые пути в развитии биотехнологии связаны с осуществлением биохимических процессов в реакторах с иммобилизованными на различных носителях ферментами или клетками микроорганизмов. Это открывает пути развития непрерывных процессов, позволяет использовать дорогостоящие ферменты или микроорганизмы многократно и в течение длительного времени при высокой удельной производительности оборудования. Иммобилизованные ферменты уже находят применении при получении фруктозы из крахмала. В ближайшее время можно ожидать, что будут реализованы в производстве методы очистки сточных вод, получение глюкозы и ряда других хозяйственно ценных продуктов с помощью «иммобилизованных систем».

Качественно новым направлением в биотехнологии стали разработки по генной инженерии для получения новых штаммов микроорганизмов-продуцентов аминокислот, а также гормональных и иных веществ, которые нормально синтезируется только в организме человека и промышленное производство которых для медицинских целей встречает известные трудности. Этот способ позволил впервые осуществить микробиологический синтез инсулина, интерферона, ростовых гормонов и ряда других препаратов. Применение синтетической инженерии, представляющей собой своеобразный искусственный способ переноса генетического материала одних организмов, в том числе и от высших, к другим, в частности, к одноклеточным организма, сулит широкие возможности дальнейшего развития биотехнологии, включая создание принципиально новых биотехнологических производств.

В числе таких методов биотехнологии следует назвать культивирование клеток и тканей высших астений в целях получения редких и дорогостоящих продуктов, например биологически активных веществ, добываемых из экзотических растений, не произрастающих в нашей стране или редко встречающихся в природе.

Обновится и расширится ассортимент микробиологических удобрений и средств защиты растений. Будут разработаны и внедрены новые, более удобные в применении и более эффективные рецептурные формы биопрепаратов.

В области производства микробиологического белка основным направлением может стать получение пищевых белковых продуктов. Это потребует опытно-промышленной отработки методов очистки микробной биомассы и белковых препаратов, а также пищевых продуктов из них. Дальнейшее развитие получит энзиматические производства фруктозы, галактозы, глюкозо-фруктозных сиропов из крахмалсодержащих и целлюлозосодержащих продуктов, отходов молочного производства.

Следует ожидать значительного возрастания роли промышленной микробиологии и энзимологии в развитии производства пластмасс, смол и других продуктов на полимерной основе. Это направление потребует новых научных подходов и инженерных решений.

Дальнейший прогресс биотехнологии приведет к созданию микробиологического и энзиматического производства как совершенно новых продуктов, так и веществ, производимых ныне энергетически менее выгодными способами. В числе таких веществ можно назвать различные углеводороды сложного строения, широкий набор органических кислот и других хозяйственно ценных веществ.

Многообещающие перспективы открываются при организации производства аденозинтрифосфата (АТФ) – универсального аккумляторы энергии в живых организмах. Организация широкого промышленного производства этого вещества будет способствовать созданию реальных условий создания биохимических производств, основанных на процессах энзиматического синтеза в бесклеточных системах.

В качестве источников сырья для биотехнологии все большее значение будут приобретать воспроизводимые ресурсы непищевых раститетельных материалов, отходов сельского хозяйства. Наряду с индустриальным сырьем, необходимым для крупных промышленных предприятий, отходы сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности послужат дополнительным источником биосинтеза непосредственно в хозяйствах во все расширяющихся масштабах кормового белка, легкоусвояемых углеводов, других кормовых средств, а также вторичного топлива (биогаза), органических удобрений, консервантов.

Внедрение достижений биотехнологии в производство все в большей мере будет способствовать решению таких глобальных задач современности, как продовольственная, сырьевая, экологическая и энергетическая проблемы.

Дата добавления: 2014-01-04