Введение в современную биотехнологию

Июль 29, 2022

Главная
Биология
Введение в современную биотехнологию

Содержание

2. Биотехнология – это наука об использовании биологических процессов в технике и промышленном производстве. В названии этой
3. Идет спор: наука это или производство. На наш взгляд, наиболее всеобъемлющим является определение, высказанное Бекером (1990):
4. Существенные преимущества биотехнологии перед традиционными методами получения того или иного продукта 1. Клетки биологических объектов являются
5. 2. Биосинтез таких сложных веществ, как белки, жиры, углеводы, витамины, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, антибиотики, гормоны, антитела,
6. 3. Возможность организации биотехнологического процесса в промышленных масштабах.
7. Стремительное развитие биотехнологии объясняется: быстрым ростом численности населения нашей планеты, создающего острую практическую потребность в новых
8. бурным развитием молекулярной биологии и генетики, опирающихся на достижения биохимии, микробиологии, физики и химии, что позволяет
9. Основными задачами биотехнологии являются создание и широкое применение: новых биологических активных веществ (БАВ) и лекарственных препаратов
10. регуляторов роста растений, бактериальных удобрений, микробиологических средств защиты растений от болезней и вредителей, новых высокопродуктивных и
11. ценных кормовых добавок и БАВ (кормового белка, аминокислот, ферментов, витаминов, ветеринарных препаратов) для повышения продуктивности животноводства,
12. новых технологий ценных продуктов для использования их в пищевой, химической, микробиологической, фармацевтической и др. отраслях промышленности;
13. технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов (сточные воды, газовоздушные выбросы) для получения
16. Уровни развития биотехнологии По вкладу научных исследований в прикладные отрасли голландский ученый Е. Хаувинк (1984) разделил
17. БИОТЕХНОЛОГИЯ: наука и связи с другими дисциплинами Биотехнология – это наука о вкладе биологических процессов в
18. 5) Генная инженерия: трансформация клеток; плазмидная техника. 6) Инженерные технологии: ферментация; автоматизация; промышленная химия. 7) Молекулярная
19. Основные отрасли применения биотехнологии: 1) Медицинская и фармацевтическая. 2) Сельскохозяйственная (ветеринария, растениеводство, животноводство). 3) Промышленная (пищевая,
21. Сегодня на предприятиях микробиологическим синтезом производится более 200 видов продукции: 1) Алкогольные напитки 2) Сыры 3)
22. Человеческие белки, клонированные в кишечной палочке E.coli
23. Перспективы биотехнологии В будущем, благодаря расширению сферы своего применения биотехнология сделает весомый вклад в повышение уровня
24. 2) Химические соединения. Применение биологических систем для производства химических соединений в принципе дает ряд преимуществ, однако
25. 3) Энергетика. В последние годы немало говорилось об «энергетическом кризисе»: запасы ископаемого топлива ограничены, а население
26. 4) Материалы. Наиболее многообещающим сырьем для производства биопластмасс является одно из резервных веществ клеток, поли-β-гидроксибутират (ПГБ).
27. 5) Окружающая среда. По мере того как увеличивается население Земли и развивается промышленность, все более серьезной
28. 6) Сельское хозяйство. Точки соприкосновения биотехнологии и сельского хозяйства весьма многообразны. Большая часть продукции современного сельского
29. Биотехнология разрабатывает новые способы улучшения сельскохозяйственных культур как по урожайности, так и по качеству.
30. 7) Медицина и биотехнология. Особенно ярко новейшие успехи биотехнологии проявляются в практической медицине. Полученный на основе
31. Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. Витамины - их производство
32. Медицинские и иммунобиологические препараты – представлены: 1) моноклональными антителами (МКАТ), в основе получения которых лежит метод
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Биотехнология – это наука об использовании биологических процессов в технике и

промышленном производстве. В названии этой дисциплины использованы три греческих слова: bios-жизнь, teken-искусство, logos-слово, учение, наука.

Слайд 3

Идет спор: наука это или производство.
На наш взгляд, наиболее всеобъемлющим является

определение, высказанное Бекером (1990): «Биотехнология – наука, изучающая методы получения полезных для жизни и благосостояния людей веществ и продуктов в управляемых условиях, используя микроорганизмы, клетки животных и растений или изолированные из клетки биологические структуры».

Слайд 4

Существенные преимущества биотехнологии перед традиционными методами получения того или иного продукта
1.

Клетки биологических объектов являются своего рода биофабриками по синтезу различных веществ, которые не требуют энергетических затрат и чрезвычайно быстро воспроизводятся (бактерии-за 20-60 мин, дрожжи-1,5-2 часа,животная клетка-24 часа).

Слайд 5

2. Биосинтез таких сложных веществ, как белки, жиры, углеводы, витамины, аминокислоты,

нуклеиновые кислоты, антибиотики, гормоны, антитела, ферменты, спирты значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез. Процесс проходит в мягких условиях (температура 20-35°С, атмосферное давление). Для биосинтеза возможно использование в качестве сырья отходов рыбной продукции, пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Слайд 6

3. Возможность организации биотехнологического процесса в промышленных масштабах.

Слайд 7

Стремительное развитие биотехнологии объясняется:
быстрым ростом численности населения нашей планеты, создающего острую

практическую потребность в новых технологиях, позволяющих ликвидировать нехватку продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшить состояние здравоохранения и охраны окружающей среды.

Слайд 8

бурным развитием молекулярной биологии и генетики, опирающихся на достижения биохимии, микробиологии,

физики и химии, что позволяет использовать потенциал живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека.

Слайд 9

Основными задачами биотехнологии являются создание и широкое применение:
новых биологических активных веществ

(БАВ) и лекарственных препаратов для медицины (интерферонов, инсулина, гормона роста человека, моноклональных антител, вакцин), позволяющих осуществлять профилактику, раннюю диагностику и лечение тяжелых заболеваний сердечно-сосудистой системы, а также – эндокринных, злокачественных, наследственных, инфекционных, в том числе вирусных;

Слайд 10

регуляторов роста растений, бактериальных удобрений, микробиологических средств защиты растений от болезней

и вредителей, новых высокопродуктивных и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, полученных методом генетической инженерии;

Слайд 11

ценных кормовых добавок и БАВ (кормового белка, аминокислот, ферментов, витаминов, ветеринарных

препаратов) для повышения продуктивности животноводства, а также новых методов биоинженерии для профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственных животных;

Слайд 12

новых технологий ценных продуктов для использования их в пищевой, химической, микробиологической,

фармацевтической и др. отраслях промышленности;

Слайд 13

технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов (сточные

воды, газовоздушные выбросы) для получения биогаза и высококачественных удобрений.

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Уровни развития биотехнологии
По вкладу научных исследований в прикладные отрасли голландский

ученый Е. Хаувинк (1984) разделил исторические достижения биотехнологии на следующие периоды и уровни:
Основные периоды развития биотехнологии

Слайд 17

БИОТЕХНОЛОГИЯ: наука и связи с другими дисциплинами
Биотехнология – это наука

о вкладе биологических процессов в индустриальное производство, направленное на получение хозяйственно-полезного продукта.
Связь с другими дисциплинами:
1) Микробиология : синтез аминокислот; азотофиксаторы; векторы.
2) Физиология растений: регенерация; гормоны; культура клеток и тканей; культура гетеро и автотрофов.
3) Биохимия: иммобилизованные ферменты; энзимология; биогаз.
4) Генетика и селекция: андрогенез; мутагенез; мероприятия зеленой революции.

Слайд 18

5) Генная инженерия: трансформация клеток; плазмидная техника. 6) Инженерные технологии: ферментация; автоматизация;

промышленная химия.
7) Молекулярная биология: структура генома; экспрессия генома.
8) Ветеринария: культура зародышей; овогенез in vitro; культура клеток.

Слайд 19

Основные отрасли применения биотехнологии:
1) Медицинская и фармацевтическая.
2) Сельскохозяйственная (ветеринария, растениеводство, животноводство).
3)

Промышленная (пищевая, легкая промышленность, химическая, энергетическая, металлургическая).
4) Экологическая.

Слайд 20

Слайд 21

Сегодня на предприятиях микробиологическим синтезом производится более 200 видов продукции:
1) Алкогольные

напитки 2) Сыры 3) Антибиотики
4) Технический спирт 5) Фруктозные сиропы
6) Аминокислоты
7) Пекарские дрожжи 8) Стероиды
9) Витамины
10) Лимонная кислота 11) Ферменты 12) Вакцины
13) Полисахаридные гели 14) Медицинские иммунобиологические препараты
15) Лекарственные средства

Слайд 22

Человеческие белки, клонированные в кишечной палочке E.coli

Слайд 23

Перспективы биотехнологии
В будущем, благодаря расширению сферы своего применения биотехнология сделает весомый

вклад в повышение уровня жизни человека.
Сферы внедрения биотехнологических разработок:
1) Пищевые продукты и напитки. Традиционные способы использования микроорганизмов при производстве различных сортов пива, вина и ферментированных продуктов совершенствовались тысячелетиями, и все же до недавнего времени в них было больше искусства, чем технологии. Но с развитием микробиологии мы получили возможность контролировать качество продуктов, добились большей надежности и воспроизводимости процессов ферментации и научились получать новые виды продукции (производство лимонной кислоты, глутамата натрия).

Слайд 24

2) Химические соединения. Применение биологических систем для производства химических соединений в

принципе дает ряд преимуществ, однако сегодня лишь малое их число получают с помощью биотехнологических процессов. К ним относятся сравнительно дешевые, но используемые в больших количествах как топливо этиловый спирт и метан, а также ряд ценных и довольно дорогих веществ, применяющихся в медицине и для пищевых целей (лимонная кислота, итаковая кислота, аминокислоты, стероиды и антибиотики).

Слайд 25

3) Энергетика. В последние годы немало говорилось об «энергетическом кризисе»: запасы

ископаемого топлива ограничены, а население растет и потребление энергии на одного человека все увеличивается. Биомасса представляет собой постоянный возобновляемый источник энергии. Ее можно сжигать или довольно простыми способами превращать при помощи микроорганизмов в жидкое или газообразное топливо (метан, спирт этиловый или водород).

Слайд 26

4) Материалы. Наиболее многообещающим сырьем для производства биопластмасс является одно из

резервных веществ клеток, поли-β-гидроксибутират (ПГБ).

Слайд 27

5) Окружающая среда. По мере того как увеличивается население Земли и

развивается промышленность, все более серьезной становится проблема охраны окружающей среды. Новейшие процессы переработки необычных отходов основываются на использовании микроорганизмов, обладающих новыми, неизвестными ранее или искусственно созданными катаболическими способностями.

Слайд 28

6) Сельское хозяйство. Точки соприкосновения биотехнологии и сельского хозяйства весьма многообразны.

Большая часть продукции современного сельского хозяйства служит сырьем для развитой пищевой промышленности. В качестве сырья могут использоваться и отходы сельского хозяйства: получение топливного газа из навоза с сохранением его ценности как удобрения. В ветеринарии биотехнология используется для получения вакцин и сывороток. Для увеличения выхода мяса уже повсеместно используются гормоны роста и белково-витаминный концентрат.

Слайд 29

Биотехнология разрабатывает новые способы улучшения сельскохозяйственных культур как по урожайности, так

и по качеству.

Слайд 30

7) Медицина и биотехнология. Особенно ярко новейшие успехи биотехнологии проявляются в

практической медицине. Полученный на основе рекомбинантной ДНК инсулин человека нашел широкое применение.

Слайд 31

Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными

клетками.
Витамины - их производство составляет важную область медицинской биотехнологии. В нашей стране налажено микробиологическое производство витаминов В2 и В12, аскорбиновой кислоты и β-каротина.

Слайд 32

Медицинские и иммунобиологические препараты – представлены: 1) моноклональными антителами (МКАТ), в

основе получения которых лежит метод слияния клеток млекопитающих. МКАТ используются в методе ИФА для количественного определения различных веществ (гормоны, вирусы, бактерии, антигены группы крови, аллергенов);