Введение в биотехнологию
Термин «Биотехнология» имеет греческое происхождение, в буквальном переводе bios – жизнь, techne – искусство, мастерство и logos – учение.
Биотехнология - это целенаправленное получение ценных для народного хозяйства и различных областей человеческой деятельности продуктов, в процессе, которого используется биохимическая деятельность микроорганизмов, изолированных клеток или их компонентов.
Наиболее часто биотехнологию путают с растениеводством или животноводством.
Например, получение пшеницы из воды и удобрений на первый взгляд - биотехнология. Однако здесь используется биохимическая деятельность не изолированных клеток, а целого растения, макроорганизма, относящегося к высшим, многоклеточным организмам. Это - не биотехнология, а растениеводство.
Точно так же получение лекарства из корня женьшеня - не биотехнология. Но когда из этого корня берут отдельные клетки, отделяя их с помощью ферментов от многоклеточной растительной ткани, и разводят эти отдельные, изолированные клетки на специальном питательном растворе, как дрожжи, получая биомассу изолированных клеток женьшеня, из которой путем настаивания можно получить столь же ценное лекарство, как из целого корня, - это уже биотехнология.
Другой пример - производство молока. Молоко получают от коровы, овцы или другого млекопитающего животного, т.е. это - работа макроорганизма. Значит, это не биотехнология. А вот получение из молока кефира, йогурта или другого кисломолочного продукта основано на биохимической деятельности молочнокислых бактерий, поэтому этот процесс смело можно назвать биотехнологическим.
Иногда, к биотехнологическим процесса относят процессы воздействия на биологическое сырье.
Например, очень часто производство мясных продуктов относят к биотехнологии, обосновывая это тем, что исходное сырье - туши забитых животных, сырое мясо и так далее являются продуктами биологического происхождения.
С этой точки зрения, например, приготовление котлет - это биотехнология, хотя рабочий процесс заключается в измельчении мяса и затем в его тепловой обработке, т.е. нет биохимической деятельности микроорганизмов или клеток, а значит, это не биотехнология. А вот обработка мясного фарша определенными заквасками и последующий режим созревания, используемый при приготовлении дорогих сортов колбас, - это, конечно, биотехнология.
На практике часто не делают столь строгих различий, и многие процессы переработки сырья биологического происхождения называют процессами биотехнологическими.
В определении биотехнологии присутствует термин «целенаправленное». Действительно, с точки зрения человека микроорганизмы работают в природе не всегда целенаправленно. Например, многие болезни вызываются действием микроорганизмов, и наоборот, многие микроорганизмы, населяющие человеческое тело (их масса достигает 2-3 кг), полезны. После лечения антибиотиками, когда эти полезные микроорганизмы уничтожаются наряду с вредными, возникает такое заболевание, как дисбактериоз, которое приходится лечить введением в организм бактерий (например, бифидобактерий или молочнокислых бактерий).
Таким образом, биотехнология - это организованная человеком деятельность микроорганизмов, направленная на получение определенного продукта.
Биотехнологическое использование микроорганизмов предполагает :
1. Наращивание клеточной биомассы, которая используется как самостоятельный продукт или для дальнейшего биосинтеза. Сюда относится, например, получение пекарских дрожжей, кормовых дрожжей, многих вакцин.
2. Образование (биосинтез) в процессе роста и развития клеток ценных биохимических продуктов - некоторые из них выделяются в среду (внеклеточные продукты), некоторые накапливаются в биомассе (внутриклеточные продукты).
3. Биотрансформацию - процесс, в результате которого под воздействием биохимической деятельности микроорганизмов или ферментов происходит изменение химического состава исходного химического вещества. При этом обычно происходят относительно небольшие изменения в химической структуре вещества, оно не синтезируется заново.
Пример процесса биотрансформации - превращение глюкозы во фруктозу под воздействием фермента глюкозоизомеразы. Оба сахара имеют одну формулу C 6H 12O 6, но различную пространственную структуру молекулы.
Интересно, что подобный процесс в природе осуществляют пчелы (если кормить их глюкозой). Но поскольку здесь в операции принимает участие макроорганизм - пчела, нельзя данный процесс назвать биотехнологическим.
4. Утилизацию примесей. В данном случае по окончании процесса биомасса микроорганизмов в дальнейшем не используется. Такие процессы применяют при биологической очистке сточных вод.
5. Выщелачивание с помощью микроорганизмов, т.е. перевод в растворенное состояние некоторых веществ, находящихся в твердых телах. Примером является микробиологическое выщелачивание ценных металлов из руд - меди, цинка, урана и др.
6. Особым случаем является использование биохимической деятельности микроорганизмов с целью образования газов и за счет этого создания, например, пористых материалов. Так, для этого используют дрожжи при приготовлении хлеба. Одно из назначений дрожжей при получении пива или шампанского - также создать в среде высокую концентрацию растворенного диоксида углерода, чтобы вино или пиво хорошо пенилось.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 1639;