Лекція № 1. Основні напрями РОЗВИТКУ біотехнології

ВСТУП

Біотехнологія як наука є найважливішим розділом сучасної біології, яка, як і фізика, стала наприкінці XX сторіччя одним із провідних пріоритетів у світовій науці й економіці.

Сплеск досліджень у біотехнології у світовій науці відбувся в 80-х роках ХХ сторіччя, коли нові методологічні й методичні підходи забезпечили перехід до ефективного їх використання в науці й практиці й виникла реальна можливість здобути із цього максимальний економічний ефект. За прогнозами, уже на початку 21 століття біотехнологічні товари будуть становити чверть всієї світової продукції.

У нашій країні значне розширення науково-дослідних робіт і впровадження їхніх результатів у виробництво також було досягнуто в 90–і роки ХХ сторіччя. У цей період у країні була розроблена й активно здійснювалася перша загальнонаціональна програма по біотехнології, були створені міжвідомчі біотехнологічні центри, підготовлені кваліфіковані кадри спеціалістів-біотехнологів, організовані біотехнологічні лабораторії й кафедри в науково-дослідних установах і вузах.

Однак надалі увага до проблем біотехнології в країні ослабла, а їхнє фінансування скорочене. У результаті розвиток біотехнологічних досліджень і їх практичне використання в Україні сповільнилося, що привело до відставання від світового рівня, особливо в області генетичної інженерії.

Що стосується більш сучасних біотехнологічних процесів, то вони засновані на методах рекомбінантних ДНК, а також на використанні іммобілізованих ферментів, клітин або клітинних органел. Сучасна біотехнологія – це наука про генно-інженерні, клітинні методи, технології створення й використання генетично трансформованих біологічних об'єктів для інтенсифікації виробництва або одержання нових видів продуктів різного призначення.

Сучасна біотехнологія тісно стикується з рядом наукових дисциплін, здійснюючи їх практичне застосування або є їх основним інструментом (рис. 1).

Рис. 1. Зв'язок біотехнології з іншими науками (за В.І. Кефелі, 1989)

У молекулярній біології використання біотехнологічних методів дозволяє визначити структуру генома, зрозуміти механізм експресії генів, змоделювати клітинні мембрани з метою вивчення їхніх функцій і т.д. Конструювання потрібних генів методами генної й клітинної інженерії дозволяє управляти спадковістю й життєдіяльністю тварин, рослин і мікроорганізмів і створювати організми з новими корисними для людини властивостями, що раніше не спостерігалися в природі.

Мікробіологічна промисловість у цей час використовує тисячі штамів різних мікроорганізмів. У більшості випадків вони поліпшені шляхом індукованого мутагенезу й наступної селекції. Це дозволяє вести широкомасштабний синтез різних речовин.

Деякі білки й вторинні метаболіти можуть бути отримані тільки шляхом культивування клітин еукаріот. Рослинні клітини можуть служити джерелом ряду сполук – атропін, нікотин, алкалоїди, сапоніни й ін. Клітини тварин і людини також продукують ряд біологічно активним сполук. Наприклад, клітини гіпофіза – ліпотропін, стимулятор розщеплення жирів, і соматотропін – гормон, що регулює ріст.

Створено культури клітин тварин, що продукують моноклональні антитіла, які широко використовуються для діагностики захворювань. У біохімії, мікробіології, цитології безсумнівний інтерес викликають методи іммобілізації як ферментів, так і цілих клітин мікроорганізмів, рослин і тварин. У ветеринарії широко використовуються такі біотехнологічні методи, як культура клітин і зародків, овогенез in vitro, штучне запліднення. Все це свідчить про те, що біотехнологія стане джерелом не тільки нових продуктів харчування й медичних препаратів, але й одержання енергії й нових хімічних речовин, а також організмів із заданими властивостями.

1. Біоенергетика.

2. Біотехнологія обробки стоків і контроль забруднення води важкими металами.

3. Сільськогосподарська біотехнологія.

4. Біогеотехнологія.

5. Біоелектроніка.

6. Біотехнологія в медицині.

7. Біотехнологія в харчовій промисловості.

8. Біотехнологія молочних продуктів.

Умовно можна виділити такі основні напрями біотехнології: біотехнологія харчових продуктів, препаратів для сільського господарства, препаратів і продуктів для промислового й побутового використання, лікарських препаратів, засобів діагностики й реактивів, біотехнологія також включає вилужування й концентрування металів, захист навколишнього середовища від забруднення, деградацію токсичних відходів і збільшення видобутку нафти.