Катлинский, Сазыкин. Курс лекций по биотехнологии

 
3
Биообъект –  это продуцент, биосинтезирующий нужный продукт, 
 либо катализатор, фермент, который катализирует присущую ему 
 реакцию. 
Биотехнология использует либо продуценты – микроорганизмы, растения, 
  высшие животные, либо использует изолированные индивидуальные 
 ферменты. Фермент иммобилизируется (закрепляется) на нерастворимом 
 носителе, что позволяет его использовать многократно. 
Современная биотехнология использует такие достижения, как 
 искусственные культуры клеток и тканей. Особое достижение 
 биотехнологии – это генноинженерные продуценты, микроорганизмы,  
имеющие рекомбинантные ДНК. Ген четко изолируется и вводится 
 клеткам микроорганизма. Этот микроорганизм будет продуцировать 
 вещество, структура которого закодирована во введенном гене. 
 
В истории развития биотехнологии можно выделить три основных 
 периода: 
1. 
эмпирическая 
биотехнология 
(тысячелетия). 
Самый 
первый 
биотехнологический  процесс,  осуществленный  человеком – получение 
пива, был изобретен шумерами приблизительно 5 тысяч лет назад; 
2. 
научная биотехнология (с Пастера); 
3. 
современная биотехнология. 
 
Биотехнологию  можно  условно  разделить  на  три  категории  по  получаемым 
продуктам: 
1. 
природные 
биотехнологические 
продукты, 
вырабатываемые 
собственно микроорганизмами (например, антибиотики); 
2. 
биотехнологические  продукты  второго  поколения,  полученные  с 
помощью  генноинженерных    штаммов  (например,  человеческий 
инсулин); 
3. 
биотехнологические продукты третьего поколения – продукция  XXI 
века,  основана  на  изучении  взаимодействия  биологически  активных 
веществ  и  рецепторов  клеток  и  создании  принципиально  новых 
препаратов. Примером таких препаратов могут быть антисмысловые 
нуклеиновые  кислоты. В клетке человека приблизительно 100 тысяч 
генов.  Используя  принцип  комплементарности  можно  создать  цепь 
нуклеиновых кислот, которые могут выключать тот или иной ген, что 

 
4
позволяет с помощью антисмысловых нуклеиновых кислот управлять 
генами, корректируя обмен. 
 
Биотехнология в зарубежных странах. 
 
Первое место в мире по выпуску биотехнологической продукции занимает 
США,  которая  ежегодно  выделяет 3 млрд.  долларов  на  поддержку 
фундаментальных исследований в области медицины, из которых 2,5 млрд. 
долларов относится к области биотехнологии. Второй страной по выпуску 
биотехнологической  продукции  является  Япония,  третье  место  за 
Израилем. 
 
Современная  биотехнология – это  наука,  которая  на  практике  использует 
достижения современных фундаментальных наук, таких как: 
1. 
молекулярная биология 
2. 
молекулярная генетика 
3. 
биоорганическая химия. 
Начиная  с  первых  шагов  и  до  наших  дней  технология  изготовления 
лекарственных  средств    предусматривает  использование  субстанций, 
получаемых из разных источников. Это 
         -    ткани животных или растений 
-  неживая природа 
-  химический синтез. 
  Первый путь (использование тканей животных или растений) предполагает 
сбор  дикорастущих  лекарственных  растений.  Это,  прежде  всего, 
плантационное  культивирование  растений.  Это  также  выращивание 
каллусных  и  суспензионных  культур.  Это  наиболее  современные  методы 
культивирования  клеток,  в    геном  которых  встроены  опероны, 
ответственные  за  биосинтез  лекарственной  субстанции,  то  есть  генная 
инженерия. 
  Можно привести пример такого растения как женьшень при извлечении из 
него панаксозидов, как биологически активного вещества:  
   -в  естественных  условиях,  в  дикорастущем  виде,  сбор  такого  растения 
может производится только на  шестидесятом году его роста;  
   -в  условиях  его  выращивания  на  плантациях – на  шестом  году  его 
произрастания;      

 
5
   -в  каллусной  культуре,  то  есть  в  культуре  клеток  растительной  ткани 
панаксозиды  можно  извлекать  в  достаточном  количестве,  обеспечивая 
рентабельность производства уже на 15-25-тый день роста культуры ткани.       
Второй  и  третий  путь  получения  лекарственных  субстанций  из  неживой 
природы или путем химического синтеза раньше рассматривали в качестве 
конкурентного  пути  для  биотехнологии.  Жизнь  внесла  коррективы  в  это 
положение. Например, если мы говорим о возможностях перевода сорбита в 
сорбозу,  или  ситостерина  в 17-кетоандростаны,  или  фумаровой  кислоты  в 
аспарагиновую  и  т.д.,  то  в  этих  случаях  биотехнология  успешно 
конкурирует  с  тонкими  химическими  технологиями  на  отдельных  этапах 
изготовления  лекарственных  средств,  а  в  ряде  случаев,  например,  при 
синтезе  витаминав  В
12 
  биотехнология  может  обеспечить  всю 
последовательность  сложных  химических  реакций,  необходимых  для 
превращения 
исходного 
предшественника  
(5,6 диметилбензимидазола), в конечный продукт – цианокобаламин. 
   Конечно,  в  последнем  случае,  когда  всю  технологическую  цепочку 
осуществляет  биообъект,  находящийся  в  искусственных  условиях,  то  он 
должен  иметь  условия  наибольшего  (максимального)  благоприятствования 
(комфорта),  что  в  свою  очередь,  предполагает  обеспечение  биообъекта 
необходимыми источниками питания, защиту от внешних неблагоприятных 
воздействий.  Не  менее  важную  роль  в  работе  биообъекта  играет  и 
инженерно-техническая 
база, 
то 
есть 
процессы 
и 
аппараты 
биотехнологических производств. 
   В  заключение  можно  сказать,  что  современная  биотехнология 
функционирует с одной стороны на достижениях 
-биологии, 
-генетики, 
-физиологии, 
-биохимии,  
-иммунологии  и,  конечно,  биоинженерии,  а  с  другой  стороны,  на 
совершенствовании  самой  технологии  получения  лекарственных  средств, 
имея в виду:  
-способы подготовки сырья,  
-способы  стерилизации  оборудования  и  всех  потоков  системы, 
обеспечивающий - процесс получения биологически активных веществ,  
-способы  оперативного  контроля  и  управления  биотехнологическими 
процессами. 

 
6
  Сегодня  бизнес  в  области  лекарственных  средств,  чтобы  выстоять  в 
конкуренции  огромного  числа  производителей  лекарственных  средств, 
предполагает  знания  специалиста  в  области  не  только  применения,  но  и 
получения  медицинских  препаратов  на  основе    как  тонкой  химической 
технологии, так и биотехнологии. 
 
Сферой  интересов  специалиста,  работающего  на  рынке  лекарственных 
средств являются следующие разделы биотехнологии: 
1.  Общая биотехнология лекарственных средств 
1.1.биообъекты как средства производства 
1.2.особенности процессов биосинтеза 
2.  Основные процессы и аппараты биотехнологического производства. 
3.  Частная биотехнолгия лекарственных средств 
3.1.получение наиболее распространенных групп лекарственных средств, 
3.2.новейшие биотехнологии с использованием генной инженерии 
4.  Экономические, правовые и экологические аспекты биотехнологического 
производства лекарственных средств. 
 
   Биосинтез  БАВ  (биологически  активные  вещества)  в  условиях 

жүктеу/скачать 2.51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: