История развития биотехнологии

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

 УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«Ижевская Государственная Сельскохозяйственная академия»

 

 

 

Зооинженерный факультет

Кафедра технологии переработки продукции животноводства

 

 

 

 

контрольная работа

По предмету: Основы биотехнологии с/х продукции.

 

На тему : « История развития биотехнологии »

 

 

 

 

 

Выполнил студент      группы

 

зооинженерного факультета

 

(специальность  ТППСХП)

Морозова Е.А

Проверил : Уткина О. С

 

старший преподаватель

 

кафедры ТППЖ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2014

 

 

 

 

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………...3 стр.

1.       История развития  биотехнологии……………………………………4 стр.

1.1.          Эмпирический  период……………………………………............4  стр.                   

1.2.          Этиологический период…………………………………………..4 стр.

1.3.          Биотехнический период…………………………………………..5 стр.

1.4.          Геннотехнический период………………………………………..6 стр.

2.       Основные направления развития биотехнологий…………………..8 стр.

2.1.          Медицинские биотехнологии…………………………… ………8 стр.

2.2.          Агробиотехнологии……………………………………… ………9 стр.

2.3.          Экологические  биотехнологии…………………………… ……10 стр.

2.4.          Генная инженерия………………………………………………..11 стр.

3.       Рынок биотехнологий в мире……………………………………. …18 стр.

Заключение………………………………………………………………….23 стр.

Литература………………………………………………………... ………..24 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

    Удивительными открытиями в науке и грандиозным научно-техническим прогрессом ознаменовался  XX  век, однако  научно-технический прогресс в настоящем виде имеет негативные стороны: исчерпание ископаемых ресурсов, загрязнение окружающей среды, исчезновение многих видов растений и животных, глобальное изменение климата, появление озоновых дыр над полюсами Земли и т.д. Ясно, что такой путь ведёт в тупик. Нужно принципиальное изменение вектора развития. Биотехнология может внести решающий вклад в решение глобальных проблем человечества. В широком смысле «биотехнология» - использование живых организмов и биологических процессов, а также способов их изменения для более полного удовлетворения человеческих потребностей.

      Биотехнологии основаны на последних достижениях многих отраслей современной науки: биохимии и биофизики, вирусологии, физико-химии ферментов, микробиологии, молекулярной биологии, генетической инженерии, селекционной генетики, химии антибиотиков, иммунологии и др. [1] Сам термин «биотехнология» новый: он получил распространение в 1970-е гг., но человек имел дело с биотехнологиями и в далеком прошлом. Некоторые биотехнологические процессы, основанные на применении микроорганизмов, человек использует еще с древнейших времен: в хлебопечении, в приготовлении вина и пива, уксуса, сыра, различных способах переработки кож, растительных волокон и т.д. Современные биотехнологии основаны главным образом на культивировании микроорганизмов (бактерий и микроскопических грибов), животных и растительных клеток, методах генной инженерии.[2]

     В данной контрольной работе мы рассмотрим историю возникновения, основные направления развития современных биотехнологий и рынок биотехнологий в современном мире.

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.История  развития биотехнологии:

 

      За последние 20 лет биотехнология, благодаря своим специфическим преимуществам перед другими науками, совершила решительный прорыв на промышленный уровень. Этим она в немалой степени обязана также развитию новых методов исследований и интенсификации процессов, открывших ранее неизвестные возможности в получении биопрепаратов, способов выделения, идентификации и очистки биологически активных веществ.

     Биотехнология формировалась и эволюционировала по мере формирования и развития человеческого общества. Ее возникновение, становление и развитие условно можно подразделить на 4 периода.[3]

 

1.1. Эмпирический  период или доисторический - самый  длительный, охватывающий примерно 8000 лет, из которых более 6000 лет  до н.э. и около 2000 лет н.э. Древние  народы того времени интуитивно  использовали приемы и способы  изготовления хлеба, пива и некоторых  других продуктов, которые теперь  мы относим к разряду биотехнологических.

     Известно, что шумеры - первые жители Месопотамии (на территории современного Ирака) создали цветущую в те времена цивилизацию. Они выпекали хлеб из кислого теста, владели искусством готовить пиво. Приобретенный опыт передавался из поколения в поколение, распространялся среди соседних народов (ассирийцев, вавилонян, египтян и древние индусов). В течение нескольких тысячелетий известен уксус, издревле приготавливавшийся в домашних условиях. Первая дистилляция в виноделии осуществлена в XII в.; водку из хлебных злаков впервые получили в XVI в.; шампанское известно с XVIII в.

     К эмпирическому периоду относятся получение кисломолочных продуктов, квашеной капусты, медовых алкогольных напитков, силосование кормов.

     Таким образом, народы исстари пользовались на практике биотехнологическими процессами, ничего не зная о микроорганизмах. Эмпиризм также был характерен и в практике использования полезных растений и животных.

      В 1796 г. произошло важнейшее событие в биологии - Э. Дженнером были проведены первые в истории прививки человеку коровьей оспы.

 

1.2.  Этиологический  период в развитии биотехнологии  охватывает вторую половину XIX в. и первую треть XX в. (1856 - 1933 гг.). Он  связан с выдающимися исследованиями  великого французского ученого  Л. Пастера (1822 - 95) - основоположника  научной микробиологии.

       Пастер установил микробную природу брожения, доказал возможность жизни в бескислородных условиях, создал научные основы вакцинопрофилактики и др.

      В этот же период творили его выдающиеся ученики, сотрудники и коллеги: Э. Дюкло, Э. Ру, Ш.Э. Шамберлан, И.И. Мечников; Р. Кох, Д. Листер, Г. Риккетс, Д. Ивановский и др.

       В 1859г. Л. Пастер приготовил жидкую питательную среду, Р. Кох в 1881г. предложил метод культивирования бактерий на стерильных ломтиках картофеля и на агаризованных питательных средах. И, как следствие этого, удалось доказать индивидуальность микробов и получить их в чистых культурах. Более того, каждый вид мог быть размножен на питательных средах и использован в целях воспроизведения соответствующих процессов (бродильных, окислительных и др.).

      Среди достижений 2-й периода особо стоит отметить следующие:

1856г. - чешский  монах Г. Мендель открыл законы  доминирования признаков и ввел  понятие единицы наследственности  в виде дискретного фактора, который  передается от родителей потомкам;

1869г. - Ф. Милер  выделил «нуклеин» (ДНК) из лейкоцитов;

1883г. - И. Мечников  разработал теорию клеточного  иммунитета;

1984г. - Ф. Леффлер  изолировал и культивировал возбудителя  дифтерии;

1892г. - Д.Ивановский  открыл вирусы;

1893г. - В. Оствальд  установил каталитическую функцию  ферментов;

1902г. - Г. Хаберланд  показал возможность культивирования  клеток растений в питательных  растворах;

1912г. - Ц. Нейберг  раскрыл механизм процессов брожения;

1913г. - Л. Михаэлис  и М. Ментен разработали кинетику  ферментативных реакций;

1926г. - X. Морган  сформулировал хромосомную теорию  наследственности;

1928г. - Ф. Гриффит  описал явление «трансформации»  у бактерий;

1932г. - М. Кнолль  и Э. Руска изобрели электронный  микроскоп.

     В этот период было начато изготовление прессованных пищевых

дрожжей, а также продуктов их метаболизма - ацетона, бутанола, лимонной и молочной кислот, во Франции приступили к созданию биоустановок для микробиологической очистки сточных вод.

    Тем не менее, накопление большой массы клеток одного возраста оставалось исключительно трудоемким процессом. Вот почему требовался принципиально иной подход для решения многих задач в области биотехнологии.

 

1.3.  Биотехнический  период - начался в 1933 г. и длился  до 1972 г.

     В 1933 г. А. Клюйвер и А.Х. Перкин опубликовали работу «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов», в которой изложили основные технические приемы, а также подходы к оценке получаемых результатов при глубинном культивировании грибов. Началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечивающего проведение процессов в стерильных условиях.

      Особенно мощный толчок в развитии промышленного биотехнологического оборудования был отмечен в период становления и развития производства антибиотиков (время второй мировой войны 1939-1945 гг., когда возникла острая необходимость в противомикробных препаратах для лечения больных с инфицированными ранами).

      Все прогрессивное в области биотехнологических и технических дисциплин, достигнутое к тому времени, нашло свое отражение в биотехнологии:

1936г. - были  решены основные задачи по  конструированию, созданию и внедрению  в практику необходимого оборудования, в том числе главного из  них - биореактора (ферментера, аппарата-культиватора);

1938г. - А. Тизелиус  разработал теорию электрофореза;

1942г. - М. Дельбрюк  и Т. Андерсон впервые увидели  вирусы с помощью электронного  микроскопа;

1943г. - пенициллин  произведен в промышленных масштабах;

1949г. - Дж. Ледерберг  открыл процесс конъюгации у  Е.colly;

1950г. - Ж. Моно  разработал теоретические основы  непрерывного управляемого культивирования  микробов, которые развили в своих  исследованиях М. Стефенсон, И. Молек, М. Иерусалимский,

 И. Работнова, И. Помозгова, И. Баснакьян, В. Бирюков;

1951г. - М. Тейлер  разработал вакцину против желтой  лихорадки;

1952г. - У. Хейс  описал плазмиду как внехромосомный  фактор наследственности;

1953г. - Ф. Крик  и Дж. Уотсон расшифровали структуру  ДНК. Это стало побудительным  мотивом для разработки способов  крупномасштабного культивирования  клеток различного происхождения  для получения клеточных продуктов  и самих клеток;

1959г.- японские  ученые открыли плазмиды антибиотикоустойчивости (К-фактор) у дизентерийной бактерии;

1960г. - С. Очоа  и А. Корнберг выделили белки, которые могут «сшивать» или  «склеивать» нуклеотиды в полимерные  цепочки, синтезируя тем самым  макромолекулы ДНК. Один из таких  ферментов был выделен из кишечной  палочки и назван ДНК-полимераза;

1961г. - М. Ниренберг  прочитал первые три буквы  генетического

 кода  для аминокислоты фенилаланина;

1962г. - X. Корана  синтезировал химическим способом  функциональный ген;

1969г. - М. Беквит  и С. Шапиро выделили ген 1ас-оперона  у Е.colly;

1970г. - выделен  фермент рестриктаза (рестриктирующая  эндонуклеаза).

 

1.4. Геннотехнический  период начался с 1972 г., когда П. Берг создал первую рекомбинацию  молекулы ДНК, тем самым показав  возможность направленных манипуляцией  с генетическим материалом бактерий.

          Естественно, что без фундаментальной работы Ф. Крика и Дж. Уотсона по установлению структуры ДНК было бы невозможно достигнуть современных результатов в области биотехнологии. Выяснение механизмов функционирования и репликации ДНК, выделение и изучение специфичных ферментов привело к формированию строго научного подхода к разработке биотехнических процессов на основе генноинженерных манипуляций.

 

     Создание новых методов исследований явилось необходимой предпосылкой развития биотехнологии в 4-ом периоде:

1975г. - Г. Келлер  и Ц. Мильштейн опубликовали в  журнале «Ка1иге» статью «Длительноживущие  культуры гибридных клеток, секретирующие  антитела предопределенной «специфичности», в которой описали метод получения  моноклональных антител;

1977г. - М. Максам  и У. Гилберт разработали метод  анализа первичной структуры  ДНК путем химической деградации, а Дж. Сэнгер

- путем полимеразного  копирования с использованием  терминирующих аналогов нуклеотидов;

1981г. - разрешен  к применению в США первый  диагностический набор моноклональных  антител;

1982г. - поступил  в продажу человеческий инсулин, продуцируемый клетками кишечной  палочки; разрешена к применению  в Европейских странах вакцина  для животных, полученная по технологии