8
Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию РФ
ГОУ ВПО «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОСЗДРАВА»
Кафедра Фармацевтической технологии
Реферат
Этапы развития биотехнологии
Исполнитель:
студентка группы 61
Иванова Жанна Владимировна
Руководитель:
Первушкин С. В.
Самара 2009
Содержание
Введение 3
1. Определение биотехнологии 4
2. Этапы развития биотехнологии 5
3. История развития биотехнологии (даты, события) 9
Заключение 11
Список литературы 12
Введение
Биотехнология — одна из важнейших современных научных дисциплин,
необходимых фармацевту, работающему как в лабораториях и цехах
предприятий, выпускающих лекарственные средства, так и в аптеках и
контрольных учреждениях. В каждом случае помимо знания общих основ этой
науки (и сферы производства) обязательно также глубокое знакомство с
теми ее разделами, которые будут наиболее близки профилю работы
специалиста. Знакомство с биотехнологией необходимо всем выпускникам
медицинских вузов независимо от их специализации: биотехнологические
методы все более интенсивно проникают в практику диагностики,
профилактики и лечения различных заболеваний, современные же концепции
биотехнологии способствуют формированию мировоззрения человека,
адекватного стремительному течению научно-технического прогресса в
современном мире.
В общем смысле технология, как правило, связана с производством, целью
которого является удовлетворение потребностей человеческого общества.
Иногда высказывается мнение, что биотехнология — это осуществление
природного процесса в искусственных, созданных человеком условиях.
Однако в последнее десятилетие на основе биотехнологических методов в
биореакторах (техногенных нишах) воспроизводятся не только природные, но
и не протекающие в природе процессы с использованием ферментов
(биокатализаторов — бесклеточных ферментных комплексов), одноклеточных и
многоклеточных организмов.
1. Определение биотехнологии
Общепризнано, что содержанием биотехнологии является использование
достижений фундаментальных биологических наук в практических целях.
Четверть века назад Европейская федерация по биотехнологии выдвинула
следующий тезис: «Биотехнология — применение биологических систем и
процессов в промышленности и сфере услуг», не подчеркнув научное
содержание биотехнологии; кроме того, слишком широким представляется
понятие «сфера услуг». На одном из конгрессов 10 лет спустя было дано
более подробное определение: «Биотехнология — это наука об основах
реализации процессов получения с помощью биокатализаторов разных
продуктов и об использовании таких процессов при защите окружающей
среды», все же неоправданно сужающее ее возможности.
В некоторых учебных пособиях биотехнология трактуется как «направление
научно-технического прогресса, использующее биологические процессы и
агенты для целенаправленного воздействия на природу, а также в интересах
промышленного получения полезных для человека продуктов, в частности
лекарственных средств».
Из этого и предыдущих определений следует, что биотехнология — и наука,
и сфера производства. Она включает разделы энзимологии, промышленной
микробиологии, прикладной биохимии, медицинской микробиологии и
биохимии, а также разделы, связанные с конструированием заводского
оборудования и созданием специализированных поточных линий.
В современных условиях нередко наблюдается тесное переплетение
биотехнологии и биоорганической химии. Так, при получении многих
лекарственных веществ используются перемежающиеся этапы био- и
органического синтеза с последующей трансформацией целевых продуктов,
осуществляемой биологическим или химическим методом. При обсуждении
перспектив биотехнологии и ее стратегических целей все чаще
подчеркивается ее связь с молекулярной биологией и молекулярной
генетикой. Широкое распространение получило понятие молекулярной
биотехнологии как научной дисциплины, уже в основном сформировавшейся на
стыке технологии рекомбинантной ДНК (генетическая или генная инженерия)
и традиционных биологических дисциплин, в первую очередь микробиологии,
что объясняется техническими причинами более легкого оперирования
микробными клетками. Ведется конструирование новых продуцентов
биологически активных веществ с помощью технологии рекомбинантной ДНК. В
настоящее время бурно развивается и такая область молекулярной генетики
как геномика, основная цель которой – полное познание генома, т.е.
совокупности всех генов любой клетки, включая клетки человека. Путем
секвенирования — установления полной последовательности нуклеотидов в
каждом без исключения гене создается своеобразное «досье», отражающее не
только видовые, но и индивидуальные особенности организма.
В проблемных научных статьях можно встретить рассчитанные на эффект и
свободные от каких-либо догм высказывания о биотехнологии некоторых
крупных экспериментаторов, носящие своего рода мировоззренческий
характер, например: «Биотехнология — это приближение к Богу». Здесь
подразумевается, что такая кардинальная цель молекулярной биологии и
молекулярной генетики как познание генома человека — это заигрывание с
Богом, а последующее оперирование геномом, его совершенствование
(область биотехнологии) — попытка человека приблизиться по могуществу к
Богу.
2. Этапы развития биотехнологии
В развитии биотехнологии выделяют следующие периоды:
эмпирический,
научный,
современный (молекулярный).
Последний специально отделяется от предыдущего, так как биотехнологи уже
могут создавать и использовать в производстве неприродные организмы,
полученные генно-инженерными методами.
1) Эмпирическая биотехнология неотделима от цивилизации, преимущественно
как сфера производства (с древнейших времен — приготовление теста,
получение молочнокислых продуктов, сыро-, виноделие, пивоварение,
ферментация табака и чая, выделка кож и обработка растительных волокон).
В течение тысячелетий человек применял в своих целях ферментативные
процессы, не имея понятия ни о ферментах, ни о клетках с их видовой
специфичностью и, тем более, генетическим аппаратом. Причем прогресс
точных наук долгое время не влиял на технологические приемы,
используемые в эмпирической биотехнологии.
2) Быстрое развитие биотехнологии как научной дисциплины с середины XIX
в. было инициировано работами Л. Пастера (1822 — 1895).
Именно Л.Пастер ввел понятие биообъекта, не прибегая, впрочем, к такому
термину, доказал «живую природу» брожений: каждое осуществлявшееся в
производственных условиях брожение (спиртовое, уксусно-, молочнокислое и
т.д.) вызывается своим микроорганизмом, а срыв производственного
процесса обусловлен несоблюдением чистоты культуры микроорганизма,
являющегося в данном случае биообъектом.
Практическое значение этих исследований Л. Пастера сводится к требованию
поддержания чистоты культуры, т.е. к проведению производственного
процесса с индивидуальным, имеющим точные характеристики биообъектом.
Позднее, приступив к работам в области медицины, Л. Пастер исходил из
своей концепции о причине заразных болезней, сводя ее в каждом случае к
конкретному, определенному микроорганизму. Хотя техника того времени не
позволяла увидеть возбудителя инфекции, как, например, в случае вируса
бешенства, однако Л.Пастер считал, что «мы его не видим, но мы им
управляем». Целенаправленное воздействие на возбудителя инфекции (в
целях ослабления его патогенности) позволяет получать вакцины.
Ослабленный патоген и животное, в организм которого он введен, могут
рассматриваться как своеобразный биообъект, а получаемая вакцина – как
биотехнологический препарат. Л. Пастер создал строго научные основы
получения вакцин, тогда как замечательные достижения Э.Дженнера в борьбе
с оспой были результатом освоения эмпирического опыта индийской
медицины.
3) Современная биотехнология, основанная на достижениях молекулярной
биологии, молекулярной генетики и биоорганической химии (на практическом
воплощении этих достижений), выросла из биотехнологии Л.Пастера и,
являясь также строго научной, отличается от последней прежде всего тем,
что способна создавать и использовать в производстве неприродные
биообъекты, что отражается как на производственном процессе в целом, так
и на свойствах новых биотехнологических продуктов.
Говоря о биотехнологии, нельзя не упомянуть публикацию в 953 г. первого
сообщения о двуспиральной структуре ДНК, ставшего основополагающим для
возникновения указанных фундаментальных дисциплин, достижения которых
реализуются в современной биотехнологии.
В результате серий публикаций в 1960-х гг. в литературу были внедрены
принципиально важные для биотехнолога понятия «оперон» и «структурный
ген».
В 1973 г. было опубликовано сообщение об успешном переносе генов из
одного организма в другой — в сущности, уже о технологии рекомбинантной
ДНК, определяющей возникновение генетической инженерии.
В 1980 г. Верховный суд США признал, что генно-инженерные микроорганизмы
могут быть запатентованы, а развитие биотехнологических методов получило
юридический статус.
В 1990 г. произошли два принципиально важных события: была разрешена
генотерапия (но только применительно к соматическим клеткам человека,
т.е. без передачи чужого гена потомству) и утвержден международный
проект «Геном человека». Образно говоря, человеку было юридически
разрешено познавать свою сущность.
В настоящее время интенсивно растет количество таких успешно применяемых
в медицине биотехнологических продуктов, как рекомбинантные белки,
вторичные метаболиты микроорганизмов и растений, а также
полусинтетических лекарственных агентов, являющихся продуктами
одновременно био- и оргсинтеза.
В последние годы родилась новая отрасль генетики – геномика, изучающая
не отдельные гены, а целые геномы. Достижения молекулярной биологии и
генной инженерии дали человеку возможность читать генетические тексты
вначале вирусов, бактерий, дрожжевых грибков, многоклеточных животных.
Например, знание геномной структуры патогенных бактерий очень важно при
создании рационально сконструированных вакцин, для диагностики и других
медицинских целей.
Апрель 2003 года ознаменовался сенсацией в биологии и медицине:
Международный консорциум по составлению генетической карты человека
(Центр геномного секвенирования: Вашингтонский университет и
Сенгеровский центр в Кембридже) опубликовал заявление, что удалось
полностью расшифровать геном человека. Титанический труд сотен
исследователей из США, Великобритании, Германии, Франции, Японии и Китая
занял более 10 лет и обошелся почти в 3 млрд долларов. При этом были
разработаны высокоэффективные технологии и инструменты картирования,
такие как коллекции клеток, в которых есть небольшие фрагменты каждой из
хромосом или искусственные дрожжевые хромосомы, содержащие крупные
фрагменты хромосом человека, бактериальные и фаговые векторы,
позволяющие размножить (клонировать) фрагменты ДНК человека. Быстро
прогрессировала техника секвенирования (например, многоканальный
капиллярный электрофорез ускорил и удешевил расшифровку первичной
структуры ДНК). Созданы компьютерные программы, позволяющие находить
гены в расшифрованных участках ДНК.
3. История развития биотехнологии (даты, события)
1917 – введен термин биотехнология;
– произведен в промышленном масштабе пенициллин;
– показано, что генетический материал представляет собой ДНК;
1953 – установлена структура инсулина, расшифрована структура ДНК;
1961 – учрежден журнал «Biotechnology and Bioengineering»;
1961-1966 – расшифрован генетический код, оказавшийся универсальным для
всех организмов;
1953 – 1976 – расшифрована структура ДНК, ее функции в сохранении и
передаче организмом наследственной информации, способность ДНК
организовываться в гены;
1963 – осуществлён синтез биополимеров по установленной структуре;
1970 – выделена первая рестрикционная эндонуклеаза;
– осуществлён синтез ДНК;
1972 – синтезирован полноразмерный ген транспортной РНК;
1975 – получены моноклональные антитела;
1976 – разработаны методы определения нуклеотидной последовательности
ДНК;
1978 – фирма «Genentech» выпустила человеческий инсулин, полученный с
помощью Е. соli;
– синтезированы фрагменты нуклеиновых кислот;
– разрешена к применению в Европе первая вакцина для животных,
полученная по технологии рекомбинантных ДНК;
1983 – гибридные Ti – плазмиды применены для трансформации растений;
1990 – официально начаты работы над проектом «геном человека»;
1994 – 1995 – опубликованы подробные генетические и физические карты
хромосом человека;
1996 – ежегодный объем продаж первого рекомбинантного белка
(эритропоэтина) превысил 1 млрд долларов;
1997 – клонировано млекопитающее из дифференцированной соматической
клетки;
2003 – расшифрован геном (набор генов, присущий организму) человека,
содержащий приблизительно 30 тысяч генов и три миллиарда «букв» молекул
ДНК.
Заключение
В настоящее время биотехнология решает проблемы не только медицины или
создания пищевых продуктов путем ферментации (традиционной области ее
применения); с ее помощью ведется, например, разработка полезных
ископаемых, решается проблема энергоресурсов, ведется борьба с
нарушениями экологического равновесия и т.д. В некоторых странах
(например, Японии) биотехнология объявлена «стратегической индустрией»,
а в других (например, Израиле) включена в число научных направлений с
указанием «национальный приоритет». В США число биотехнологических фирм
за 1985 — 2005 гг. достигло полутора тысяч. В Европе их несколько сотен.
Характерен рост числа специализированных периодических изданий по
биотехнологии, выпускаемых в разных странах, международных и
региональных биотехнологических конгрессов и конференций.
Список литературы
1. www.biotechprogress.ru
2. www.rusbiotech.ru/spec/show.php?id=1719
3. Албертс Б., Брэй Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки.
М.: Мир, 1994 г., 444 с.
4. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. В 2-х томах. М.:
Мир, 1989 г.
5. Биотехнология: Учебное пособие для ВУЗов /Под ред. Н.С. Егорова, В.Д.
Самуилова.- М.: Высшая школа, 1987.
6. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М.:
Элевар, 2000 г., 512 с.
7. Манаков М.Н., Победимский Д.Г. Теоретические основы технологии
микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1990 г., 272 с.
8. Матвеев В.Е. Научные основы микробиологической технологии. М.:
Агропромиздат, 1985 г., 224 с.
9. Основы фармацевтической биотехнологии: Учебное пособие / Т.П. Прищеп,
В.С. Чучалин, К.Л. Зайков, Л.К. Михалева. – Ростов-на-Дону.: Феникс;
Томск: Издательство НТЛ, 2006.
10. Сазыкин О.Ю. Биотехнология: учеб. пособие для студентов высш. учеб.
заведений / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В.
Катлинского. – 3-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия»,
2008.
11. Щелкунов С.А. Генетическая инженерия. Ч.1. Новосибирск: НГУ, 1994 г.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
