Поиск
Озвучить текст Озвучить книгу
Изменить режим чтения
Изменить размер шрифта
Оглавление
Для озвучивания и цитирования книги перейдите в режим постраничного просмотра.

Введение

Двадцать первый век по праву считается столетием биотехнологической науки. В последние годы биотехнология является фундаментальной основой для многочисленных исследований в медицине и фармации, пищевой и химической промышленности, сельскохозяйственной и экологической деятельности. Биотехнология основывается на применении методов и технологий производства активных соединений с использованием природных биологических объектов (микроорганизмов, растительных и животных клеток), частей клеток (клеточных мембран, рибосом, митохондрий, хлоропластов) и биологических процессов, то есть основным отличием биотехнологического процесса от простого технологического является обязательное наличие биообъекта. Биотехнология возникла на стыке микробиологии, биохимии и биофизики, генетики и цитологии, биоорганической химии и молекулярной биологии, иммунологии и молекулярной генетики.

Важнейшими инструментами, лежащими в основе современной биотехнологии, являются методы генной и клеточной инженерии. Клеточная инженерия позволяет сконструировать клетки нового типа в результате воссоздания жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток, а также путем объединения целых клеток, принадлежащих различным видам. В результате могут быть созданы продуценты новых веществ или организмы с ценными для биотехнолога свойствами. Получение новых комбинаций генетического материала является основной задачей генно-инженерных методов, направленных­ на конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов. По итогам применения генно-инженерных технологий получа­ют рекомбинантные ДНК, которые передают реципиенту новые уникальные свойства.

Одним из важных направлений в биотехнологии является инженерная энзимология, которая основана на использовании ферментов (или ферментных систем) — в изолированном виде или в структуре живых клеток — в качестве катализаторов в процессе получения определен­ных целевых продуктов. Внедрение в биотехнологическое производство ферментов резко повысило его возможности и качество. Проблема нестабильности ферментов решена путем создания так называемых промышленных биокатализаторов — иммобилизованных ферментов путем связывания молекул с нерастворимым носителем при сохранении каталитической активности фермента.

Особая роль отводится применению биотехнологических подходов в медико-фармацевтической науке и производстве. Биотехнологическое происхождение имеют генно-инженерные белки (интерфероны, интерлейкины, инсулин, вакцины для профилактики инфекционных и паразитарных заболеваний), ферменты, диагностические средства (тест-системы для определения нaркoтических, лекарственных веществ, гормонов в биологических средах), аминокислоты, витамины, антибиотики, бактериофаги, биодеградируемые пластмассы, биосовместимые материалы и др. Важно отметить, что при создании лекарственных препаратов, в том числе и биотехнологическими методами, необходимо основываться на современной концепции фармацевтической системы качества ICH, разработанной в рамках Меж­дународной конференции по гармонизации технических требований к регистрации лекарственных препаратов для человека. Данный принцип заключается в том, что качество фармацевтических средств оценивается и совершенствуется на протяжении всего жизненного цикла продукта с применением единой системы GLP, GCP и GMP.

Значительную группу лекарственных и диагностических средств биотехнологического производства составляют препараты, представляющие собой рекомбинантные белки, полученные с помощью технологии рекомбинантных ДНК. Например, в клетках E. сoli получена экспрессия около 70 различных белков: инсулина, соматостатина, энкефалина, гормона роста человека (соматотропина), интерферонов, интерлейкинов и т.д.

Важный раздел современной биотехнологии представляет собой иммунобиотехнология, обобщающая принципы научной разработки и технологического производства профилактических, диагностических и лекарственных средств, в качестве активных компонентов которых применяют различные агенты и/или процессы иммунной системы. К группе иммунобиотехнологических препаратов относят вакцины, сыворотки, рекомбинантные антигены и толерогены, антиидиотипические антитела, антилимфоцитарные иммуноглобулины, моноклональные антитела и др.

К низкомолекулярным органическим соединениям, которые обладают высокой биологической активностью, относят витамины, которые, присутствуя в малых количествах, обеспечивают функционирование всех систем организма. Синтез данных соединений в организме либо ограничен, либо отсутствует, поэтому нередко приходится прибегать к применению лекарственных средств из группы витаминов. Процесс производства некоторых витаминных препаратов включает как химические стадии, так и стадии биотрансформации с применением микроорганизмов (например, производство витамина С, витамина В2). Некоторые витаминные препараты (например, витамин D2) получают путем химической модификации провитаминов или витаминов, извлеченных из органов животных или растительных клеток. Использование биотехнологических методов предпочтительнее ввиду ужесточения экологических требований к фармацевтическому производству. Кроме того, при применении биотехнологических методов появляются возможности сокращения части стадий химического синтеза за счет использования высокоактивных штаммов микроорганизмов-продуцентов. Например, про­изводство витаминов В2, В3, В12 и D осуществляется в одну стадию.

Важной особенностью микроорганизмов, используемых в качестве биообъектов, является синтез всех необходимых аминокислот, в связи с чем как одно из направлений биотехнологии рассматривается микробиологическое производство заменимых и незаменимых аминокислот. Бо`льшую часть аминокислот (глутаминовую кислоту, лизин, триптофан и др.) производят микробиологическим синтезом с исполь­зованием высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, полученных в результате селекционно-генетических исследований.

Одним из актуальных направлений биотехнологии является инженерная энзимология, к которой относят систему методов получения, очистки, стабилизации и применения ферментов, используемых в текстильной, кожевенной, целлюлозно-бумажной, медицинской, химической и фармацевтической промышленности. Важнейшие задачи инженерной энзимологии — конструирование биоорганических катализаторов с заданными свойствами на базе ферментов или ферментных комплексов и разработка на их основе эффективных биотехнологических процессов.

Использование современных биотехнологических методов открывает новые пути получения гормональных препаратов. Разработка и внедрение биотехнологических способов производства гормонов позволили решить одну из самых остро стоящих проблем — проблему дефицита гормональных препаратов. Наибольшее значение биотехнология имеет при производстве стероидных гормонов. В настоящее время источником получения многих стероидных препаратов являются стерины растений (фитoстерины). В основе синтеза стероидных гормонов лежат методы микробиологической трансформации или био­трансформации, в результате применения которых под влиянием ­микробных клеток как носителей активных полиферментных систем происходит превращение метаболитов в гормональные соединения.

Для продолжения работы требуется Registration
На предыдущую страницу

Предыдущая страница

Следующая страница

На следующую страницу
Введение
На предыдущую главу Предыдущая глава
оглавление
Следующая глава На следующую главу

Table of contents

Данный блок поддерживает скрол*