БИОТЕХНОЛОГИЯ, совокупность пром. методов, использующих живые организмы и биологическое процессы для производства различные продуктов. Некоторые биотехнол. процессы, относящиеся главным образом к производству пищи, были известны в древние времена: хлебопечение, приготовление вина, пива, уксуса, сыра и молочнокислых продуктов, способы обработки кожи, растит. волокон и др. Научные основы Б. были созданы благодаря работам Л. Пастера (1872-76), положившим начало микробиологии, а также в результате изучения обмена веществ, ферментов и др. Пищ. промышленость издавна обособилась, хотя ее состояние зависит от прогресса биологическое наук и в широком смысле она тоже относится к БИОТЕХНОЛОГИЯ

Биопромышленность производит кормовые и пищевая белки, пептиды, аминокислоты, ферменты, витамины, антибиотики, этанол, органическое кислоты (лимонную, изолимонную, уксусную и др.), регуляторы роста растений, природные пестициды, лечебные и иммунные препараты для человека и животных. Биол. процессы имеют существенные достоинства: они используют возобновляемое сырье, происходят в мягких условиях, с меньшим числом этапов, их отходы доступны переработке. Применение биотехнологических процессов особенно выгодно экономически и технологически при производстве относительно дорогих малотоннажных продуктов.

Подавляющее большинство продуктов биопромышленности получают ферментацией с помощью - микроорганизмов (главным образом бактерий и грибов). Микроорганизмы очень разнообразны по строению и физиол. свойствам, некоторые выдерживают температуру до 90-110 °С, а при повышенном давлении - даже 250°С; они переносят высокую кислотность, а также большие концентрации солей и, что очень существенно, быстро размножаются (некоторые делятся каждые 8-10 мин). Хотя ферментация осуществляется живыми клетками, она основана, в конечном счете, на биохимический превращениях исходного субстрата под действием биологическое катализаторов - ферментов. Последние, в свою очередь, являются одним из продуктов микробиологическое производства (некоторые выделяют из природные сырья). Ферменты используются в биохимический производстве, несмотря на их высокую стоимость. Нашли применение амилаза и протеазы, глюкозоизомераза, пектина за и некоторые другие. Ферменты при температурах не выше 60-70°С и нормальном атмосферном давлении обладают высокой субстратной специфичностью. Их применяют в пищевой, текстильной, кожевенной промышлености, при производстве кормов, в тонком органическое синтезе (в частности, антибиотиков) и др. См. также Микробиологический синтез.

Переворот в пром. применении ферментов произвела их иммобилизация, т.е. физических или химический соединение фермента с твердым носителем (керамика, стекло, полимерные гели, синтетич. полимеры). При этом сохраняются каталитических свойства фермента, увеличивается его стабильность и устраняются трудности его отделения от непрореагировавшего субстрата и продукта. Иммобилизованные ферменты используют при получении левовращающих аминокислот, 6-аминопенициллановой кислоты (исходное вещество при производстве полусинтетич. пенициллиновых антибиотиков) и др. Все более широкое распространение получает иммобилизация микроорганизмов.

Новые направления физических-химический биологии значительно расширили возможности Б. Прежде всего это относится к генетич. инженерии, т.е. к использованию клеток, главным образом микроорганизмов, генетич. программа которых целенаправленно изменена введением в них молекул ДНК, созданных в лаборатории и кодирующих синтез нужного продукта. Таким путем можно получить значительной количество относительно дешевого конечного продукта, мало доступного при использовании др. методов производства. Это обстоятельство, а также возможность сочетания различные фрагментов ДНК, в принципе позволяющая создавать необходимые генетич. программы, открыли необычайно широкие перспективы (см. также Генетическая инженерия).

Второе направление развития БИОТЕХНОЛОГИЯ связано с клеточной инженерией. Культура растит. клеток может служить прежде всего источником свойственных данному растению вторичных продуктов, например антиаритмич. алкалоида аймалина из раувольфии змеиной. Пользуясь способностью клеток растений превращаться на спец. средах в сформированное растение, клеточные культуры применяют для получения безвирусных растений, пытаются проводить селекцию форм с нужными свойствами. Животные клетки более требовательны к условиям культивирования, им необходимы дорогостоящие среды. Все более широкое применение находят так называемой гибридомы, полученные в лаборатории путем слияния двух различных клеток и служащие источником белков, необходимых для диагностики и лечения болезней человека, животных и растений.

Прикладную генетич. и клеточную инженерию нередко объединяют названием "новая БИОТЕХНОЛОГИЯ", их появление укрепило уверенность в том, что БИОТЕХНОЛОГИЯ со временем может стать основой крупного пром. производства.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей