История развития, достижения в биотехнологиях

Реферат - Медицина, физкультура, здравоохранение

Другие рефераты по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение

ующие группы биологических объектов:

  1. рекомбинанты, т.е. организмы, полученные методами генетической инженерии;
  2. растительные и животные тканевые клетки;
  3. термофильные микроорганизмы и ферменты;
  4. анаэробные организмы;
  5. ассоциации для превращения сложных субстратов;
  6. иммобилизованные биологические объекты.

Процесс искусственного создания биологического объекта (микроорганизма, или тканевой клетки) состоит в изменении его генетической информации с целью исключить нежелательные и усилить нужные свойства или придать ему совершенно новые качества. Наиболее целенаправленные изменения можно выполнить путем рекомбинаций - перераспределяя гены или части генов и объединяя в одном организме генетическую информацию от двух и более организмов. Получение рекомбинантных организмов, в частности, можно осуществить методом слияния протопластов, путем переноса природных плазмид и методами генной инженерии.

К нетрадиционным биологическим агентам на данном этапе развития биотехнологии относятся растительные и животные тканевые клетки, в том числе гибридомы, трансплантаты. Культуры клеток млекопитающих уже сейчас являются продуцентами интерферона и вирусных вакцин, в недалеком будущем осуществится крупномасштабное получение моноклональных антител, поверхностных антигенов клеток человека, ангиогенных факторов.

С развитием методов биотехнологии все большее внимание будет уделяться использованию термофильных микроорганизмов и их ферментов.

Ферменты, продуцируемые термофильными микроорганизмами, характеризуются термостабильностью и более высокой устойчивостью к денатурации по сравнению с ферментами из мезофилов. Проведение биотехнологических процессов при повышенной температуре с использованием ферментов термофильных микроорганизмов обладает рядом достоинств:

  1. увеличивается скорость реакции;
  2. повышается растворимость реактивов и за счет этого - продуктивность процесса;

3) уменьшается возможность микробного заражения реакционной среды.

Наблюдается возрождение биотехнологических процессов с использованием анаэробных микроорганизмов, которые нередко являются также термофильными. Анаэробные процессы привлекают внимание исследователей в связи с недостатком энергии и возможностью получения биогаза. Так как при анаэробном культивировании не нужна аэрация среды и биохимические процессы менее интенсивны, упрощается система теплоотвода, анаэробные процессы можно рассматривать как энергосберегающие.

Анаэробные микроорганизмы успешно используются для переработки отходов (биомассы растений, отходов пищевой промышленности, бытовых отходов и др.) и стоков (бытовые и промышленные стоки, навоз) в биогаз.

В последние годы расширяется применение смешанных культур микроорганизмов и их природных ассоциаций. В реальной биологической ситуации в природе микроорганизмы существуют в виде сообществ различных популяций, тесно связанных между собой и осуществляющих круговорот веществ в природе.

Основные преимущества смешанных культур по сравнению с монокультурами следующие:

  1. способность утилизировать сложные, неоднородные по составу субстраты, зачастую непригодные для монокультур;
  2. способность к минерализации сложных органических соединений;
  3. повышенная способность к биотрансформации органических веществ;
  4. повышенная устойчивость к токсичным веществам, в том числе тяжелым металлам;
  5. повышенная устойчивость к воздействию окружающей среды;
  6. повышенная продуктивность;
  7. возможный обмен генетической информацией между отдельными видами сообщества.

Следует особо выделить такую группу биологических объектов, как ферменты-катализаторы биологического происхождения, изучением которых в прикладном аспекте занимается инженерная энзимология. Основная ее задача - разработка биотехнологических процессов, в которых используется каталитическое действие энзимов, как правило, выделенных из состава биологических систем или находящихся внутри клеток, искусственно лишенных способности роста. Благодаря ферментам скорость реакций по сравнению с реакциями, протекающими в отсутствие этих катализаторов, возрастает в 10б- 1012раз.

Как отдельную отрасль создания и использования биологических объектов следует выделить иммобилизованные биологические объекты. Иммобилизованный объект представляет собой гармоничную систему, действие которой в целом определяется правильным подбором трех основных компонентов: биологического объекта, носителя и способа связывания объекта с носителем.

В основном используются следующие группы методов мобилизации биологических объектов:

  1. включение в гели, микрокапсулы;
  2. адсорбция на нерастворимых носителях;
  3. ковалентное связывание с носителем;
  4. сшивка бифункциональными реагентами без использования носителя;

- самоагрегация в случае интактных клеток.

Основными преимуществами использования иммобилизованных биологических объектов являются:

- высокая активность;

- возможность контроля за микроокружением агента;

возможность полного и быстрого отделения целевых продуктов;

  1. возможность организации непрерывных процессов с многократным использованием объекта.

Как следует из вышеизложенного, в биотехнологичиеских процессах возможно использование ряда биологических объектов, характеризующихся различными уровнями сл