Предисловие

Человек с незапамятных времен использовал методы микробиологического синтеза в повседневной переработке продуктов сельского хозяйства — выпечке хлеба, виноделии, приготовлении молочных продуктов, получении уксуса и других продуктов питания.

В 1665 г. было впервые описано микроскопическое исследование растений и введено в употребление слово «клетка» (физик Р. Гук). Тогда же впервые (в истории современной науки) были открыты бактерии (А. Левенгук). Но только в 1857 г. Л. Пастером была обоснована определяющая роль одноклеточных микроорганизмов в различных микробиологических процессах и в заболеваниях человека и животных.

В настоящее время с использованием микроорганизмов получают продукты, производство которых химическим путем связано со значительными трудностями либо экономически невыгодно, либо вообще невозможно. При этом в качестве исходных веществ используется дешевое сырье либо отходы производств. Накопление знаний по физиологии и закономерностям роста клетки и одноклеточных микроорганизмов позволило освоить многотоннажные промышленные производства антибиотиков, аминокислот, кормового белка. Разработаны методы культивирования клеток и тканей высших организмов — растений, животных.

Биотехнологией называются процессы с использованием микроорганизмов и культур клеток и тканей в различных областях — в промышленности, сельском хозяйстве, животноводстве. Биотехнологическим способом решаются задачи, связанные с производством различных химических веществ и лекарственных препаратов, восстанавливаемых энергетических ресурсов и с улучшением плодородия почв.

Методы генной инженерии и селекции позволяют повысить продуктивность животноводства и агрокультур. Экспрессия генов в живые клетки открывает перспективы в производстве инсулина, интерферона и других лекарственных препаратов, в том числе для борьбы с инфекциями.

Производство кормовых дрожжей позволяет успешно решать проблемы расширения кормовой базы. Только одна тонна белково-витаминного концентрата сберегает до семи тонн зерна и дает дополнительно 400—600 кг свиного мяса и (по разным данным) от 15 000 до 25 000 или даже 30 000 штук яиц в птицеводстве [5].

Дальнейшее развитие биотехнологии связано с использованием достижений таких наук, как биология, химия, микробиология, физика, машиностроение, электроника и других.

Разработка биотехнологического процесса и его промышленное освоение складывается из следующих этапов:

  • • выбор штамма, обладающего наивысшей продуктивностью;
  • • подбор питательной среды, обеспечивающей оптимальный синтез целевого продукта;
  • • соблюдение технологии и условий для стерильности процесса (чистоты культуры);
  • • применение ЭВМ в процессе поддержания оптимальных условий культивирования клеток и тканей в биореакторе;
  • • выделение целевого продукта, его обработка и получение товарной формы.

Научно-технический прогресс общества сделал актуальными не только продовольственные, энергетические и медицинские проблемы. Возникли также экологические осложнения, решение которых требует комплексного подхода и не может обойтись без применения биотехнологических методов.

В данном пособии изложены теоретические основы биотехнологии, принципы организации биотехнологических процессов в производстве и описаны важнейшие прикладные области использования метода.

Для удобства пользования данным пособием и в целях закрепления знания необходимых терминов в конце пособия в приложении приведен терминологический словарь.

В результате изучения дисциплины «Общая биотехнология» студент должен освоить:

трудовые действия

• владения методами расчета основных техноэкономиче- ских показателей типовых биотехнологических производств;

  • • современными технологиями хранения и подготовки продуцентов и сырья, а также готовой продукции;
  • • спецификой поддержания технологических параметров ферментаторов, стерилизаторов и другого оборудования;
  • • навыками системного анализа технологических схем биохимии;
  • • навыками поиска информации, необходимой для поддержания технологических показателей в изменяющихся экономических условиях;
  • • навыками работы с учебной и научной литературой о жизнедеятельности и технологических свойствах микроорга- низмов-продуцентов;
  • • навыками разрешения проблем при осуществлении подготовительных и заключительных технологических операций, стерилизации и самой ферментации;

необходимые умения

  • • обобщать и систематизировать литературные источники по современному состоянию и перспективным направлениям биотехнологии;
  • • идентифицировать и классифицировать свойства продуцентов, а также источники сырья для питательных сред;
  • • анализировать и интерпретировать техноэкономические показатели, достоинства и недостатки разных биореакторов;
  • • разрабатывать и осуществлять технологические принципы получения продуктов биохимии;
  • • решать задачи, связанные с совершенствованием биотехнологических производств;
  • • применять теоретические знания к анализу производственных процессов и их трудностей;
  • • использовать полученные знания о теоретических основах производства;
  • • грамотно ориентироваться в техноэкономических, энергетических и природоохранных проблемах производства;
  • • выбирать необходимые методы для реализации поставленных задач анализа сырья и продуктов, давать самостоятельную оценку общему состоянию производства;

необходимые знания

  • • положений и теоретических основ подбора биологических объектов, селекции микроорганизмов;
  • • основ генной и клеточной инженерии;
  • • приемов иммобилизации биообъектов;
  • • значения компонентов питательных сред и источники их получения;
  • • особенностей и отличительных признаков биореакторов различного назначения, способов отделения, очистки и модификации продуктов ферментации;
  • • понятийного и категориального аппарата приложений биотехнологии к растениеводству, животноводству, энергетике, медицине, пищевой промышленности, добыче полезных ископаемых, охране окружающей среды;
  • • методологических принципов анализа процессов прироста биомассы, образования метаболитов и потребления субстрата;
  • • профессиональных требований к организации обслуживания биотехнологических установок;
  • • взглядов на механизм и подходов к регулированию деятельности ферментов в биосинтезе;
  • • современных представлений о биотехнологических принципах преобразования солнечной энергии, а также о вакцинации, клеточной терапии и пересадке эмбрионов животных и человека.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >