Введение в медицинскую и ветеринарную биотехнологию

   Лекция № 1

   Тема: Введение в медицинскую и ветеринарную биотехнологию

    План:

1. Развитие медицинской и ветеринарной биотехнологии среди других направлений современной биотехнологии.

2. Задачи медицинской и ветеринарной биотехнологии.

3. Объекты медицинской и ветеринарной биотехнологии.

Ключевые слова: эмпирический, этиологический, иммунобиотехнология

   Медицинская и ветеринарная биотехнология являются  направлениями общей биотехнологии, поэтому история данных отраслей имеет общее развитие с биотехнологией.    Биотехнология - это наука об использовании биотехнологических процессов в технике и промышленном производстве.
   Биологические процессы - это те процессы, в которых используются биологические объекты различной природы (микробной, растительной или животной).

   Биотехнология как наука формировалась и развивалась по мере развития человеческого общества. Возникновение и развитие биотехнологии можно разделить на 4 периода:

Рекомендуемые материалы

   - эмпирический;
   - этиологический;
   - биотехнический;
   - генотехнический

   Эмпирический (доисторический период) - самый длительный, который охватывает около 600 млн. лет до н.э. и около 2000 лет н.э. Древние люди интуитивно использовали приемы и способы изготовления хлеба, пива и других продуктов, которые сейчас относим к биотехнологическим процессам.   Переходы после охотничьего периода жизни к оседлому образу жизни привели к изобретению техники земледелия.   Стали формироваться первичные цивилизации  Египта, Индии и Китая. Они выпекали хлеб из кислого теста, владели искусством готовить пиво. Уже в 14 веке - начали изготавливать уксус "Орлеанским способом", водку из хлебных злаков получили в 16 веке, шампанское известно с 18 века. Абсолютный этанол впервые удалось получить в 14 веке испанцу Раймунду, благодаря перегонке вина с негашеной известью. Продукты питания растительного и животного происхождения использовались не только в пищу, но и для лечебных целей. Так, в ассирийской столице еще в 8-7- веке до н.э. царская библиотека насчитывала более 30 000 табличек клинических, из которых в 33 имелись сведения о лекарственных средствах и их рецептуре.
   К этому периоду относятся: получение кисломолочных продуктов, квашеной капусты, силосование кормов, а также  первые сведения о существовании грибов.

   Второй период (этиологический) охватывает период с 1856-1933 годы.  Этот период, прежде всего, связан с исследованиями гениального французского  ученого Луи Пастера.
К его биотехнологическим достижениям относятся :

 - открытие микробной природы брожения;

 - предложение им методов стерилизации (принцип пастеризации);

 - создание научных основ вакцинопрофилактики (принцип аттенуации);

 - изготовление в 1859 году  первой жидкой питательной среды.
  В этом периоде  были впервые открыты  вирусы:
- вирус мозаичной болезни табака (Ивановский Д.И.). И.П.Фрош открыл вирус ящура, были открыты вирус желтой лихорадки, вирусы бактерий (бактериофаги).
  В этот же период удалось доказать индивидуальность микробов и получить их в чистых культурах. Было начато изготовление прессованных пищевых дрожжей, и некоторых продуктов обмена (метаболизма) - ацетона, бутанола, лимонной и молочной кислот. Во Франции приступили к созданию биоустановок для микробиологической очистки сточных вод.

   Третий период (биотехнический) начался с 1933 году с  опубликования работы Клюйвера и Перкина "Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов", в которой ученые  изложили основные технические приемы исследования биохимических процессов. С этого периода началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, которое обеспечивало проведение процессов в стерильных условиях.    Производство антибиотиков оказало толчок в развитии  и совершенствовании промышленного биотехнического оборудования.
   В 1950 году  Ж.Моно (Франция) разработал теоретические основы непрерывного управляемого культивирования микробов.  В этом периоде были предложения  по созданию и внедрению в практику необходимого оборудования - биореакторов.
   Четвертый период (генотехнический) начался с 1972 года.  В этом году П.Берг со своими сотрудниками в США создали первую рекомбинантную молекулу ДНК.
   В 1982 году поступил в продажу человеческий инсулин, выработанный кишечными палочками, которые несут в себе искусственно встроенную генетическую информацию об этом гормоне. Знание строения аппарата наследственности (ДНК) у разных организмов позволяет манипулировать как нуклеиновыми кислотами, так и целыми хромосомами (генная инженерия)  и клетками (клеточная инженерия). Для этого периода характерны: создание необычных организмов, ранее не существовавших в природе (неклубеньковых растений, несущих гены азотобактерий, ответственные за способность фиксировать молекулярный азот из воздуха); разработка и внедрение экологически чистых, безотходных технологий, разработка и внедрение в практику специальной аппаратуры (ПЦР) и др.

Отрасли биотехнологии:
• медицинская биотехнология;
• иммунобиотехнология;
• инженерная энзимология;
• биогеотехнология.

   К медицинской биотехнологии относятся ее производственные процессы, которые завершаются созданием с помощью биообъектов средств или веществ медицинского назначения - антибиотики, ферменты, коферменты.
   Иммунобиотехнология - объединяет производства вакцин, иммуноглобулинов крови, иммуномодуляторов, иммуномедиаторов.
   Биогеотехнология - сущность ее сводится к использованию микроорганизмов для добычи полезных ископаемых (цветная руда, нефти и др.).
   Инженерная энзимология - базируется на использовании каталитических функций ферментов в изолированном состоянии или в составе живых клеток для получения целевых продуктов.
     Диапазон объектов медицинской и ветеринарной биотехнологии довольно широк:
    вирусы, бактерии, грибы, клетки животных и человека. 

   Использованная литература:

1. Биотехнология.  Н.В.Загоскина, Л.В.Назаренко, Е.А.Калашникова, Е.А.Живухина.  // Москва. – ОНИКС. – 2009. – 496с.

2. Гендік инженерия – молекулалық биотехнология. Қ.М.Мұхаметжанов, Қ.Х.Әлмағамбетов, И.Қ.Тыныбаева. // Астана. – 2011. – 168бет.

3. Основы биотехнологии. Т.А.Егорова, С.М.Клунова, Е.А.Живухина  // Москва. – «Академия». – 2008. – 208с.

   Контрольные вопросы:

1. Определение биотехнологии как науки

2. Что такое биологические процессы?

3. Характеристика каждого периода в развитии

4. Открытия и достижения гениального Луи Пастера

Информация в лекции "4.9 Параметрические запросы" поможет Вам.

5. Молекулярно-генетические методы, используемые в настоящее время

6. Характеристика объектов медицинской и ветеринарной биотехнологии – вирусов, бактерий, грибов, используемых в технологии рекомбинантной ДНК

7. Объекты изучения генной инженерии

8. Объекты изучения клеточной инженерии

9. Характеристика бактерий и грибов, используемых в производстве антибиотиков – СРС

10. Цели и задачи иммунобитехнологии.