Глава 11. Биодеградация токсических соединений

И УТИЛИЗАЦИЯ БИОМАССЫ............................................................. 203

11.1. Метаболические пути биодеградации ксенобиотиков, созданных методом генной инженерии.............................204

11.2. Утилизация крахмала и Сахаров......................................... 207

11.3. Основные санитарные и экологические требования

к производству биопрепаратов..........................................210

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ...........;.... 213

КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ, используемых

в биотехнологии (за основу взят список по Б. Глику,

Дж. Пастернаку).......................'................................................... 228

Ответы на тестовые задания к итоговой аттестации..............................249

Список использованной литературы.......................................................250

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология (БТ) входит в круг интересов представителей многих специальностей, имеющих разное базовое образование. Как научная дисциплина и область практической деятельности БТ сформировалась со времени появления антибиотиков. В 50-е годы XX века были разра­ботаны и освоены в производстве питательные среды, в 60-е - вакцины, В 70-е - сконструированы и внедрены новые виды типовых технологи­ческих процессов и оборудования для их реализации. По определению большинства ученых, XXI век будет веком БТ. Этому способствуют бурное развитие молекулярной биологии и генетики, острая потреб­ность в новых технологиях, призванных улучшить здравоохранение, охрану окружающей среды, ликвидировать нехватку продовольствия,. ' минеральных ресурсов.

БТ - это технологические процессы с использованием биотехноло­гических систем — живых организмов и компонентов живой клетки. Системы могут быть разными - от микробов и бактерий до ферментов и генов. БТ - это производство, основанное на достижениях современной науки: генетической инженерии, физико-химии ферментов, молекуляр­ной диагностики и молекулярной биологии, селекционной генетики, микробиологии, биохимии, химии антибиотиков.

В сфере производства лекарственных средств БТ вытесняет тради­ционные технологии, открывает принципиально новые возможности. Биотехнологическим способом производят генно-инженерные белки - (интерфероны, интерлейкины, инсулин, вакцины против гепатита и т.п.), ферменты, диагностические средства (тест-системы на наркотит-. ки, лекарственные вещества, гормоны и т.п.), витамины, антибиотики, . биодеградируемые пластмассы, биосовместимые материалы.

Особая роль отводится сельскохозяйственной БТ: Это создание и культивирование трансгенных растений, микробиологический синтез средств защиты растений, производство кормов, в том числе с исполь­зованием ферментов. Для России актуальны такие направления, как ре­сурсная БТ (использование биосистем для извлечения полезных иско­паемых) и биотехнологическая (с использованием бактериальных штаммов) утилизация промышленных и бытовых отходов, очистка сточных вод, обеззараживание воздуха. Клонирование живых организ­мов может скоро перейти из раздела научных разработок в разрад прак­тической БТ.

БТ является одной и самых наукоемких, перспективных и в эконо­мическом плане высокорентабельных отраслей производства. Большая часть коммерческих разработок в области БТ приходится на США, где действуют более 1500 биотехнологических компаний (во всем мире свыше 3000). В современной биологии и БТ превосходство США оче­видно, в области фундаментальных биологических исследований дос­тижения американской науки составляют около 80% общемировых. Значительный вклад в развитие биотехнологии внесли крупнейшие хи­мические и фармацевтические концерны (Monsanto, Du Pont, Аmerican Суanamid, Еli Lilly, Мегck, Novartis, Ноffman-La-Roche, Genentech и др.). В других странах, где инвестиционный климат не столь благоприятен и бизнес менее активен, главную роль в создании биотехнологических предприятий играют крупные корпорации и государство. Так, прави­тельство Японии объявило БТ национальным приоритетом. Неуклонно развивается европейская биотехнологическая индустрия (свыше 600 биотехнологических компаний).

В России развитию биологии и генетики долгое время препятство­вали на государственном уровне, но несмотря на это к концу 80-х годов прошлого века все-таки был создан значительный научный и техноло­гический потенциал. К середине 90-х годов в связи с внедрением ры­ночных механизмов в экономику микробиологические и ферментные производства были практически свернуты как нерентабельные, значи­тельная часть научных разработок осталась без внедрения. Негативную роль сыграл также отток научных кадров за рубеж. «По уровню разви­тия БТ мы не входим в число не только развитых, но и развивающихся стран. Ситуация не изменится пока мы не поставим во главу фундамен­тальную науку. БТ высокотехнологична, поэтому можно смело сказать - нет в стране фундаментальной науки, нет и не будет БТ. Всему виной отсутствие финансирования» (А.С. Спирин, академик РАН).

Несмотря на известные трудности в стране еще имеются биотехно­логические разработки мирового уровня, внедрение которых незамед­лительно принесло бы ощутимую пользу всему обществу. Так, средняя отдача нефтяных месторождений в России не превышает 50%. Новая уникальная микробиологическая технология регулирования микрофло­ры пластов, разработанная в Институте микробиологии РАН уже по­зволила компании «Татнефть» получить дополнительно около полумиллиона тонн «черного золота». Извлечение металлов из руды с по­мощью микробного окисления и последующего электролиза дает воз­можность не только использовать «бедное» сырье, но и позволяет огра­ничить выброс в атмосферу вредных серосодержащих газов, образую­щихся в процессе обжига руды при традиционной технологии. По но­вой технологии Института микробиологии РАН с 2001 г. в Краснояр­ском крае на золотодобывающем комбинате работают 8 ферментеров.

Закончена работа над новым способом снижения концентрации ме­тана в шахтах с использованием метанотрофных бактерий. Разработаны и производятся флокулянты для фильтрации воды в очистных сооруже­ниях, созданы оригинальные технологии производства ферментов для стиральных порошков (Гос. НИИ генетики РАН).

В России имеются около тридцати молекулярно-биологических ла­бораторий мирового уровня. Но без государственной поддержки фун­даментальных исследований и соотвествующих научных школ, без реа­лизации комплексной инновационной программы в области БТ Россия не сможет стать в XXI веке полноправным участником мирового био­технологического рынка.

Бесусловно, благодаря уникальным возможностям БТ ей отводится важнейшая роль в решении актуальных медицинских проблем и, в ча­стности, в создании лекарственных препаратов.