Путешествие в мир науки. ГОРИЗОНТЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

Современная биология далеко ушла от той науки о живом, которая существовала еще в начале века. Она уже не ограничивается познанием окружающего мира. Биология стала средством изменения этого мира для удовлетворения нужд людей. Наиболее важное и характерное событие, которое произошло в ней за последние полвека, - это формирование биотехнологии - прикладного направления биологии.

Стержень современной биотехнологии - микробиология. Убедительное свидетельство этого - производство более миллиона тонн полноценного животного белка, которые получают за год предприятия Главмикробиопрома. Достижения микробиологов весьма существенны также в производстве антибиотиков, аминокислот, ферментов, феромонов.

В недалеком будущем станет выгодным использование микроорганизмов для получения чисто химических продуктов - спиртов, ацетона, окиси пропилена и других. Сейчас химическая промышленность использует как исходное сырье нефть, в меньшей степени уголь и газ. Но биомасса растительного происхождения, возобновляемая природой, остается в принципе предпочтительным исходным сырьем.

Биохимия обеспечила возможность промышленного использования ферментов - биологических катализаторов. Они превосходят по своей активности искусственные и используются в синтезе лекарств (ссылка на .PDF файл-исследование). В их присутствии химические реакции протекают без высоких температур и давлений, с ускорением в миллиарды раз. Кроме того, действие ферментов строго специфично - каждый преобразует только определенные соединения и лишь в нужном направлении. Ферментные препараты используются во многих областях промышленности.

Однако природные ферменты быстро разрушаются, и это затрудняло их широкое использование в промышленности. Этот недостаток удалось устранить, присоединив ферменты при помощи прочных химических связей к нерастворимым носителям (например, к ионообменным полимерам, пористым стеклам, органосиликатным гелям). Такие ферменты, получившие название иммобилизованных, обладают достаточной стойкостью и пригодны для многократного использования. Это позволило создать новые эффективные технологии.

Следом за этим был сделан новый принципиальный шаг - иммобилизация живых клеток. Они используются в фармацевтической промышленности для получения ценных лекарственных препаратов, например, стероидных гормонов.

Применяются ферменты в пищевой и кондитерской промышленности. Они позволяют эффективно решать важную задачу - производство сахара из растительных отходов. При использовании линта (хлопкового пуха) и стеблей хлопчатника можно было бы получить с помощью ферментов значительное количество дешевой глюкозы и (при дополнительной переработке) глюкозо-фруктового сиропа для кондитерской промышленности. Кафедра химической энзимологии МГУ, Институт биохимии и ВНИИбиотехники создали опытную установку для непрерывного получения сахара из клетчатки.

Применение в промышленных целях микроорганизмов и ферментов отчетливо выявляет положительные стороны биотехнологии: возможность использовать возобновляемое сырье, мягкие условия промышленного процесса, сокращение числа его этапов и меньшее загрязнение окружающей среды.

Пока из всего богатства, которым располагает природа, человек использовал лишь ничтожную долю микроорганизмов, особенно в промышленных целях. Исключительный интерес для будущих разработок представляют, например, фототрофные бактерии, преобразующие световую энергию подобно растениям, термофильные микроорганизмы, существующие при высокой температуре, иногда близкой к 100 градусам, и бактерии, развивающиеся в отсутствие кислорода¹.

Нужно подчеркнуть, что возможность вовлечения новых микроорганизмов станет реальной при том условии, если физиология, биохимия и генетика будут развиваться параллельно. Без этой триады немыслимо практическое применение биологии.

__________________________

¹ Согласно данным сайта: "Биотехнологический портал": http://ivao.com (внешняя ссылка)