БИОТЕХНОЛОГИЯ
, совокупность пром. методов, использующих живые
организмы и биол. процессы для произ-ва разл. продуктов. Нек-рые биотехнол.
процессы, относящиеся гл. обр. к произ-ву 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 в-в, ферментов и др.
Пищ. пром-сть издавна обособилась, хотя ее состояние зависит от прогресса
биол. наук и в широком смысле она тоже относится к Б.
Биопромышленность производит кормовые и пищ. белки, пептиды, аминокислоты,
ферменты, витамины, антибиотики, этанол, орг. к-ты (лимонную, изолимонную,
уксусную и др.), регуляторы роста растений, прир. 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 (гл. обр. бактерий и грибов). Микроорганизмы
очень разнообразны по строению и физиол. св-вам, нек-рые выдерживают т-ру
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 (нек-рые делятся каждые 8-10 мин). Хотя ферментация
осуществляется живыми клетками, она основана, в конечном счете, на биохим.
превращениях исходного субстрата под действием биол. катализаторов - ферментов.
Последние, в свою очередь, являются одним из продуктов микробиол. произ-ва
(нек-рые выделяют из прир. сырья). Ферменты используются в биохим. произ-ве,
несмотря на их высокую стоимость. Нашли применение амилаза и протеазы,
глюкозоизомераза, пектина за и нек-рые другие. Ферменты при т-рах не выше
60-70°С и нормальном атмосферном давлении обладают высокой субстратной
специфичностью. Их применяют в пищевой, текстильной, кожевенной пром-сти,
при произ-ве кормов, в тонком орг. синтезе (в частности, антибиотиков)
и др. См. также Микробиологический синтез
.
Переворот в пром. применении ферментов произвела их иммобилизация, т.е.
физ. или хим. соединение фермента с твердым носителем (керамика, стекло,
полимерные гели, синтетич. полимеры). При этом сохраняются каталитич. св-ва
фермента, увеличивается его стабильность и устраняются трудности его отделения
от непрореагировавшего субстрата и продукта. Иммобилизованные ферменты
используют при получении левовращающих аминокислот, 6-аминопенициллановой
к-ты (исходное в-во при произ-ве полусинтетич. пенициллиновых антибиотиков)
и др. Все более широкое распространение получает иммобилизация микроорганизмов.
Новые направления физ.-хим. биологии значительно расширили возможности
Б. Прежде всего это относится к генетич. инженерии, т.е. к использованию
клеток, гл. обр. микроорганизмов, генетич. программа к-рых целенаправленно
изменена введением в них молекул ДНК, созданных в лаборатории и кодирующих
синтез нужного продукта. Таким путем можно получить значит. кол-во относительно
дешевого конечного продукта, мало доступного при использовании др. методов
произ-ва. Это обстоятельство, а также возможность сочетания разл. фрагментов
ДНК, в принципе позволяющая создавать необходимые генетич. программы, открыли
необычайно широкие перспективы (см. также Генетическая инженерия
).
Второе направление развития Б. связано с клеточной инженерией. Культура
растит. клеток может служить прежде всего источником свойственных данному
растению вторичных продуктов, напр. 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 св-вами. Животные клетки более требовательны к условиям культивирования,
им необходимы дорогостоящие среды. Все более широкое применение
находят т. наз. 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 Б.", их появление укрепило уверенность в том, что Б. со временем
может стать основой крупного пром. произ-ва.
Лит.: Биотехнология, под ред. А. А. Баева, М., 1984. А. А.
Баев.
