Предмет промышленной биотехнологии. Значение для различных отраслей народного хозяйства

Биотехнология – это промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Это название одной из древнейших сфер нашей жизни: выпечка хлеба, производство сыра, уксуса, переработка продуктов, изготовление лекарственных препаратов, переработка отходов - вот неполный перечень приемов биотехнологии, используемых человечеством с давних времен. Термин «биотехнология» становится общепринятым примерно с конца 70-х годов двадцатого столетия, а до этого разнообразные технологии, связанные с биотехнологией, называли прикладными. Это относится к микробиологии, генетике, биохимии и энзимологии. Мощный импульс биотехнология получила после расшифровки Уотсоном и Криком (1953) структуры ДНК, а также способов ее модификации и переноса из одних организмов в другие. Так появились новые направления биологии - генетическая и клеточная инженерия.

Сельскохозяйственная биотехнология включает вопросы, связанные с кормопроизводством и получением трансгенных животных. В США уже созданы коровы с высокими удоями молока, «тощие" свиньи, дающие маложирное мясо и др. К биотехнологическим методам репродукции сельскохозяйственных животных относят искусственное осеменение, индукцию родов, трансплантацию, регулирование соотношение пола телят, раннюю диагностику беременности и др. К разделу биотехнологии, основанной на иммунологии, относится индустрия диагностических тестсистем, изготовление вакцин и получение антител.

В животноводческой практике широкое применение нашли гормоны. Так, гормон роста, полученный методом генной инженерии, стимулирует рост, интенсивность анаболических процессов, активизирует синтез белков и гликогена, увеличивает продуктивность скота, улучшает соотношение мышечной и жировой ткани.

Известно, что в кормовом балансе животных большое место занимают грубые и сочные корма, как источник белков, жиров, углеводов, макро- и микроэлементов, каротина и других питательных ве­ществ. С целью снижения их потери при силосовании и сенажировании применяют прогрессивные технологии - прессование и активное вен­тилирование сена, включение соломы в состав гранул, производство травяной муки и др. Одним из биотехнологических приемов при силосовании является внесение в закладываемую массу, специально выде­ленных активных штаммов бактерий, обеспечивающих интенсивное молочнокислое брожение и подавление жизнедеятельности вредных микроорганизмов.

В области фундаментальной науки – теории и методологии биотехнологии самыми новейшими направлениями, соответствующие постгеномному периоду развития молекулярной биологии, признаны протеомика, метаболомика, биоинформатика, клеточные технологии, нанотехнологии и др.

Универсальный характер современной биотехнологии проявляется в широком использовании методов клеточной и генной инженерии, которые основаны на развитии молекулярной генетики, что открывает большие возможности для генетической реконструкции живых организмов в желаемых для исследователей направлениях. Основная цель этих исследований – путем генетического реконструирования получить как можно большее разнообразие организмов, которые можно было бы использовать не только для производства качественно новых продуктов, но и для переработки различных органических и неорганических веществ.

Человечество с надеждой ожидает создание таких клеточных культур и биореакторов, с помощью которых можно будет производить ценные лекарственные препараты для устранения ряда наследственных, онкологических, сердечно- сосудистых и других заболеваний, очистки и улучшения экологического состояния окружающей среды. Особенно перспективной представляется возможность получения новых высокопродуктивных форм организмов с улучшенными показателями качества продукции.

Биотехнология наряду с информатизацией стала одним из главных научно- практических направлений ХХ1 века, определяющих уровень мировой цивилизации. В связи с этим развитие биотехнологии является стратегической задачей России, необходимой для обеспечения её статуса великой державы.

Продукция, полученная с помощью методов промышленной биотехнологии, имеет выход практически во все отрасли народного хозяйства: медицину (антибиотики, гормоны, вакцины, ферменты, диагностические системы), сельское хозяйство (кормовой белок, аминокислоты. Средства защиты растений и животных), пищевую промышленность дрожжи, спирт, глюкозные сиропы), химическое производство(полисахариды, биодеградируемые полимеры, биокатализ), энергетику (биоэтанол, биогаз, биодизель), экологию (биоремедиация, сохранение биоразнообразия).

Помимо решения существующих и краткосрочных задач биотехнология имеет значение как средство решения долгосрочных проблем, а именно: переход от использования невозобновляемых ресурсов к возобновляемому сырью. Это сама по себе глобальная геополитическая задача в связи с истощением минеральных природных запасов, изменением климата планеты и ростом населения, которую должно решать человечество в целом и отдельные государства в частности.

Мировые финансовые круги, руководители государств, ведущие ученые и эксперты, общественность уже давно осознали ключевую роль биотехнологии в наступившем столетии. Об этом свидетельствуют капиталовложения в эту отрасль, роста рынка биотехнологической продукции, совершенствование законодательной базы и т.д. Появился даже термин «биоэкономика», т.е. экономика, основанная на биологии и промышленной биотехнологии («bio-based economy»).

Таким образом, биотехнология является одним из мощных рычагов подъема национальных экономик. В мире возрастает конкуренция в области биотехнологии. Каждая страна пытается найти свое место в этой гонке, иметь свое лицо, получить свой «биотехнологический» паспорт». По мнению экспертов, именно уровень и состояние развития биотехнологии будет являться одним из важных критериев оценки развития того или иного государства ХХ! веке.

Темпы развития биотехнологии в настоящее время можно сравнить с впечатляющим прогрессом компьютерной техники более 20 лет назад.