Основните тенденции в развитието на на съвременната биотехнология

Технологии - набор от методи, техники за получаване на изходен материал (суровина) са практически ценен продукт.

Биотехнология (от гръцки биоса. - Животът, Techne - изкуство, умение и лога - на думи, обучение), използването на живите организми и биологични процеси в производството. Биотехнология - интердисциплинарна област, които са възникнали в пресечната точка на биологични, химични и инженерни науки. С развитието на биотехнологиите, свързани с решаването на глобалните проблеми на човечеството - премахване на недостига на храна, енергия, минерални ресурси, подобряване на здравето и качеството на околната среда.

През последните десетилетия, непрекъснато расте необходимостта от изучаването и практическото прилагане на микробиологични процеси, много от които отдавна се използват в големи продукции. (Производство на храна протеин, етанол, антибиотици, витамини, аминокиселини и органични киселини).

Нуждите на хората в протеина животно е доволен само 40% постъпленията синтез растителен протеин на сравнително ниска ефективност, така че на единица площ се запазва ниско ниво на производителност в селското стопанство, и в света - само 10% от земята се обработва, за да култури. Останалата част - неудобни планини, пустини, тундра, скалиста почва. Очевидни проблеми в селското стопанство са свързани също с необходимостта от температурата на водата до определено ниво, необходимостта от растителна защита от вредни насекоми, заболявания, въвеждане на азотни торове и други видове, Растенията приемат тези елементи от почвата.

За отглеждането на микроорганизмите не се нуждаят от големи площи и по-горе условия. Разходите протеинови микробните лекарства не зависят от времето. микробен темп на растеж е много по-висок от растежа на други живи организми, за да се създадат благоприятни условия за тях. В този случай, микроорганизмите са системи клетъчни ензимна които им позволяват да се използва за енергия и растеж на собственото си почти всички органични и неорганични много субстрати, образувайки продукти, които е трудно или невъзможно да се получат чрез конвенционални технологии.

Светът е изчезването на традиционните горива - природен газ и нефт, и с помощта на микроорганизми могат да получат допълнителна енергия под формата на биогаз, етанол, водород, чрез използване на промишлени отпадъци и селското стопанство, както и слънчевата енергия.

Използването на научни постижения и практически постижения на биотехнологията са снабдени с фундаментални изследвания и изпълнява най-високо ниво на съвременната наука. В тази връзка, ние трябва да говорим за невероятно разнообразие на научните биотехнологиите: нейното развитие и постижения са тясно свързани и зависими от знания, не само, че науката биология, но също така и много други. Биотехнология е свързана с молекулярната биология, генетика, генното инженерство, биохимични, микробиологични, физични, химични, електрохимична, химичното инженерство, биохимия, микробиология, физикохимията, електрохимията. Тези технологии са базирани на използването на каталитично потенциал на различни биологични агенти и системи - микроорганизми, вируси, растителни и животински клетки и тъкани, и извънклетъчни вещества и клетъчни компоненти.

Развитие и трансформация на биотехнологиите поради дълбоките промени, които са настъпили в областта на биологията през последните 25-30 години. В основата на тези разработки са направили нови идеи в областта на наследствеността и методически подобрения, които са довели човечеството до знанието на трансформациите на своя материален субстрат и проправи пътя за най-новите производствени процеси.

Генното инженерство има малко повече от 20 години. Тя блестящо отвори своите възможности в областта на прокариотни организми. Въпреки това, новите технологии, прилагани към по-високи растения и животни, не е толкова важно. Опитите да се прилагат техниките на генното инженерство, за да по-високи растения и животни са изправени пред огромни трудности, поради две причини: несъвършенството на нашите познания върху генетиката на еукариотите и сложността на организацията на висшите организми.

Биотехнологии лидери са САЩ днес и Япония, са натрупали дългогодишен опит в областта на биотехнологиите в областта на земеделието, фармацевтични, хранителни и химическата промишленост. А силна позиция в производството на ензимни препарати, аминокиселини, протеини, медицината заемат страните от Западна Европа (Германия, Франция, Великобритания), и България. Тези страни се характеризират с голям потенциал на нови техники и технологии, интензивно фундаментални и приложни изследвания в различни области на биотехнологиите. Интересът към тази наука и темповете на своето развитие през последните години, расте много бързо.

Човекът с помощта на биотехнологии в продължение на хиляди години, хората, ангажирани в пивоварната, изпечен хляб, приготвени млечни продукти, ферментация, използвани за производството на фармацевтични вещества и отпадъци. Но най-новите техники на биотехнологиите, включително методите на генното инженерство на базата на рекомбинантна ДНК, довели до "биотехнологична бум", който свидетели сме в момента. Най-новите технологии на генното инженерство може значително да подобри традиционните биотехнологични процеси, както и за получаване на принципно нови, които преди не се начини различни ценни продукти.

На сегашния етап на научно-техническия прогрес се характеризира с революционни промени в областта на биологията, че природните науки се превръща в лидер. Биология е влязъл в молекулярната и субклетъчно ниво, това интензивно се използват методи на свързани науки (физика, химия, математика, Кибернетика и т.н.), системен подходи. е дадена важна роля в решаването на сложни проблеми на биотехнологиите, в който целта за използване на биологични системи и процеси в различни сфери на човешката дейност. В съвременните биотехнологии, в съответствие със специфичните области на приложение е препоръчително да се разпределят на следните като самостоятелни раздели:

- Cellular и генно инженерство.

Обещаващи и ефективно прилагане на биотехнологични процеси в различни сфери на човешката дейност, от попадане на храна и напитки, за да възпроизвеждането на незамърсяващи енергийни източници и нови материали поради компактния си размер и в същото време голям мащаб, високото ниво на механизация и производителността на труда. Тези процеси са извън контрол, регулиране и автоматизация.

Биотехнологични процеси, за разлика от химикали, приложени в "меки" условия, при нормално налягане, реакция на активни и ниски температури; те са по-малко замърсяват околната среда и отпадъците от продукти, има малко зависими от климатичните и метеорологични условия, не се изискват големи площи не изискват използването на пестициди, хербициди и други чужди агенти в околната среда. Ето защо, биотехнологии като цяло и отделните глави са сред най-приоритетните направления на научно-техническия прогрес, и са ясен пример за "хай-тек", която е свързана с перспективите за развитие на много индустрии.

Всички високо развити страни в света принадлежат на биотехнологиите един от най-важните съвременни индустрии, считайки го за основен метод за реконструкция на промишлеността в съответствие с потребностите на времето, както и да предприемат мерки за стимулиране на неговото развитие.

Микробиологично производство може да действа като неотпадъчен, за да се поддържа чиста околна среда, както и да се трансформират и да изложи детоксикация токсични отпадъци от други индустрии, е необходимо само да изберете условия и технологични решения за конкретни случаи.

Използването на микроорганизми, имащи tselyulozoliticheskimi ligninolytic ензими и евентуално превръщане на тези вещества в протеинови продукти, етанол, метан и едновременно почистване на околната среда, като целулозни форми на основната част на промишлени и битови отпадъци.

Работа извършва в посока на биоразграждане на нефт и нефтопродукти, като най-често замърсител характер от изкуствено създадени общности (фитоценози) микроорганизми, способни на разграждане на ин виво масло ниско молекулно тегло вещества и да се освободи от тяхното включване в естествено оборот на вещества.

Биотехнология в сравнение с химична технология има няколко предимства:

възможно да се получи вещества не химически синтезирани (ензими, протеини, хормони, ДНК, някои аминокиселини);

всички биотехнологични процеси причиняват по-малко щети на околната среда, тъй като те са в близост до естествените процеси;

организми имат висок темп на растеж и натрупване на клетъчна маса в сравнение с други организми;

като суровина за производство, може да използвате евтини отпадъци от селското стопанство или промишлеността;

технологии и оборудване за производство на биологично по-проста.

Въпреки това, биотехнологични процеси имат значителен контраст с химикала се дължи на факта, че използването на биотехнологиите в една по-сложна организация на материята - биологичната. Всеки биологичен обект (клетка, ензим, и др ...) - е автономна самостоятелно регулирана система.

Естеството на биологични процеси е сложна и не е напълно изяснен. За микробни популации, например, значителна хетерогенност е характеристика на редица функции - г. физиологична активност, до неблагоприятно стабилността фактори на околната среда. Те също са обект на случаен мутационната честота от 10 до 10 -4 -8. Разнородност може да се дължи на присъствието на интерфейс повърхности и нееднородното условията на околната среда.

Основната разлика на биотехнологични процеси от чисто химически е както следва:

- чувствителността на биологични агенти за физическата и механичен стрес;

- присъствие на интерфазата масообмен (от типа "течни - клетки", "газ - течни - Клетки");

- изисквания стерилни условия;

- нисък процент на появяване на много процеси като цяло;

- нестабилност на желаните продукти;

- сложността на регулирането на растежа и биосинтетични механизми.

Разнообразието на биотехнологиите като цяло и сред вписванията, която има за цел да отговори на загрижеността за околната среда, е невероятно: тя използва, за да се постигне биологичен цикъл на науките, изучаващи ниво supraorganismal (екология), биологични организми (микробиология, микология) suborganizmennye структура (молекулярна биология, генетика). Чрез биология на биотехнологиите се отрази на химия, физика, математика, кибернетика, механик.

Съвременната биотехнология също е в отчаяно се нуждаят от разработване на научно обосновани технологии и хардуерния дизайн. Ето защо е необходимо органична връзка с техническите науки - инженерство, електроника, автоматика.

Най-важната задача на всеки биотехнологичен процес е развитието и оптимизирането на научно-обоснована технологии и оборудване за него. В организацията на биотехнологичните производства е частично заимствана от опита, натрупан от времето на химични технологии.

Основните компоненти на биологичния процес са: биологичен агент, субстратът, желаният продукт, апаратура и методи за контролиране на процеса на съвместимост.

Основа → Устройство за осъществяване на продукта процес ←

В днешно време, биотехнологиите се разглежда като приоритет, който се определя на техническия прогрес, развитието на обществото.

Биотехнологии се използва широко в хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство, здравеопазването, нефтопродукти.

Използвайки три вида ензими може да се проведе окислението на етилен и пропилей при нормална температура и налягане.

Перспективата за възстановяване на елементи от руди от действието на микроорганизми - индустрията се нарича микробиология хидрометалургия.

Biotechnology техники, използвани в производството на пулп и хартия по време на освобождаването на съединения свързани целулоза, процесът на избелване, по този начин повишаване на качеството на хартията.

С помощта на биотехнологични методи за получаване на големи количества от биологично активни вещества, хормони, кръвни протеини, имунорегулатори - интерферони, ваксини. Е разработен имунната биотехнологии, производство на антибиотици.

Нарастващото антропогенното въздействие върху околната среда, е наложително да се създадат методи за обезвреждане на отпадъци.