Химическая энциклопедия
"БИОТЕХНОЛОГИЯ"

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.