ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Кошелев Ю.А., Е.А. Скиба, Е.В. Аверьянова

Краткий курс биотехнологии

Учебное пособие

Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ для

внутривузовского использования в качестве учебного пособия по курсу «Биотехнологии» для студентов всех форм обучения специальностей 240901 «Биотехнология» и 260204 «Технология бродильных

производств и виноделие»

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

2009

УДК 631.147(075.8)

Рецензенты: д.т.н., профессор, директор ГНУ СибНИИС СО

Россельхозакадемии А.А. Майоров (г. Барнаул),

к.с.-х.н., доцент, доцент кафедры ОХЭТ БТИ

АлтГТУ Е.Ю. Егорова (г. Бийск)

Кошелев, Ю.А.

Краткий курс биотехнологии: учебное пособие / Ю.А. Кошелев, Е.А. Скиба, Е.В. Аверьянова; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. – 77 с.

Учебное пособие «Краткий курс биотехнологии» содержит сведения об основных направлениях биотехнологии, таких как технология производства первичных и вторичных метаболитов, методы генетического конструирования in vitro и in vivo, биоиндустрия ферментов, производство белков с помощью одноклеточных микроорганизмов, основы клеточной инженерии растений, экобиотехнология.

Предназначено для студентов всех форм обучения специальностей 240901 «Биотехнология» и 260204 «Технология бродильных производств и виноделие».

УДК 631.147(075.8)

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Биотехнология». Протокол № 91 от 05.02.08.

© Кошелев Ю.А., Скиба Е.А., Аверьянова Е.В., 2009

© БТИ АлтГТУ, 2009

1 Природа и многообразие биотехнологических процессов

1.1 Введение

Биотехнология – это использование культур клеток бактерий, дрожжей, животных и растений, метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ. Или более краткое определение, биотехнология – это производство с помощью объектов живой природы, или технология живого.

Б иотехнология возникла на стыке нескольких биотехнологических наук, таких как генетика, бактериология, вирусология, молекулярная биология, микробиология, биохимия, растениеводство. Важную роль сыграло открытие способов модификации ДНК и ее переноса из одних организмов в другие.

Рисунок 1 – Связь биотехнологии с другими науками

Исторически биотехнология возникла на основе традиционных микробиологических производств, таких как производство хлеба, сыра, вина, пива, молочных продуктов. Эти технологии до сих пор имеют большую значимость и постоянно развиваются.

Биотехнологические процессы осуществляются за счет использования бактерий, дрожжей, плесневых грибов, водорослей, культур клеток и тканей растений и животных. В этих процессах используются особенности метаболизма и биосинтетические возможности клеток. Целью процесса может быть наработка клеточной биомассы или продуктов жизнедеятельности клеток – метаболитов.

В настоящее время биотехнология включает в себя: промышленную микробиологию, прикладную микробиологию, генетическую инженерию, клеточную инженерию. Основные направления промышленной микробиологии представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные направления биотехнологии в различных

отраслях

Отрасль	Область применения
Сельское хозяйство	Производство белково-витаминных концентратов. Селекция, клонирование и генетическая инженерия животных и растений. Использование антибиотиков для лечения животных и птиц. Производство вакцин. Производство биоинсектицидов. Применение гормонов и других стимуляторов роста
Производство химических ве-ществ и соединений	Производство органических кислот. Получение витаминов, антибиотиков и др. Использование ферментов в составе СМС
Контроль за состоянием окружающей среды	Улучшение методов тестирования и мониторинга загрязнений окружающей среды. Использование микроорганизмов для переработки сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов
Медицина	Использование ферментов в диагностике. Использование микроорганизмов при создании и модификации сложных лекарственных средств. Синтез новых антибиотиков, гормонов и интерферонов. Применение в медицинской практике ферментов и штаммов микроорганизмов
Энергетика	Производство биогаза. Производство этанола
Материало-ведение	Выщелачивание руд. Изучение и контроль биоразложения
Пищевая промышленность	Создание новых методов переработки и хранения пищевых продуктов. Применение пищевых добавок, полученных с помощью микроорганизмов. Использование белка одноклеточных. Применение ферментов. Совершенствование спиртового и молочнокислого брожения

Потребность в биотехнологии обусловлена дефицитом продовольствия, энергии, минеральных ресурсов и необходимостью улучшения состояния здравоохранения и охраны окружающей среды.

Биоиндустрия включает отрасли, в которых биотехнология может заменить широко используемые традиционные методы, и отрасли, в которых она всегда играла ведущую роль (Таблица 1).

Транснациональные корпорации инвестируют следующие биотехнологические отрасли: горнодобывающую, нефтехимическую, фармацевтическую. Быстрая отдача происходит в следующих биотехнологических отраслях:

1. совершенствование сбраживания;

2. производство биогаза;

3. производство безопасных и недорогих вакцин;

4. биоэнергетика;

5. улучшение техники компостирования;

6. гидролиз целлюлозы;

7. повышение уровня фиксации азота с помощью симбионтов.