| |
Перспективы
развития
современной биотехнологии
Современная
биотехнологии направлена на производство как
традиционных, так и новых типов веществ и материалов. Она обеспечивает
население нашей планеты материалами для изготовления одежды, продуктов
питания, лекарственных препаратов, поставляет топливо для энергетики и
транспорта.
 Поставляя
материалы, различные вещества и препараты для ряда отраслей
производства, биотехнология становится одним из самых
приоритетных направлений науки и производства.
По определению биотехнология – это целенаправленное получение ценных
продуктов с помощью процессов, основанных на биохимической деятельности
микроорганизмов, изолированных клеток или их компонентов (ферментов),
По сравнению с традиционными технологиями биотехнология оказалась
значительно более эффективной.
Об уникальных возможностях биотехнологии говорят следующие факты. С
помощью микроорганизмов в ферментере объемом 100 м3
можно выработать за
год 120 т белка. Для получения такого же количества белка требуется
10000 голов крупного рогатого скота или поле гороха площадью 1200 га.
Перспектива такова, что в ближайшие годы биотехнологические процессы
будут играть важную роль в химической промышленности и нефтедобыче, при
получении металлов, в энергетике и биоэлектронике, в сельском
хозяйстве, пищевой промышленности и медицине, в технологиях охраны
окружающей среды. Проиллюстрируем сказанное примерами.
Биотехнологические процессы (брожение) все шире используют для
получения этанола, бутанола, ацетона, уксусной, молочной, лимонной и
других органических кислот, красителей тканей, коагулянтов, адгезитов и
других ценных продуктов.
 Осваиваются
микробиологические процессы обессеривания нефти и каменного угля, что
снижает выброс диоксида серы в атмосферу при сжигании облагороженного
топлива. Начинается производство полисахаридов для
приготовления растворов, которые при закачке в пласты повышают
нефтеотдачу.
Бактериальное выщелачивание металлов применяют для выщелачивания меди,
цинка и урана из так называемых «забалансовых» руд, из которых
выделение металлов традиционными методами невыгодно.
Биотехнология призвана решать важные задачи в области энергетики. Одним
из центральных направлений в этой области становится водородная
энергетика. Водород имеет высокую теплотворную способность – 120 кДж/г,
в то время как для условного углеводородного топлива соответствующий
показатель – лишь 44 кДж/г. К тому же водород – идеальное топливо с
точки зрения экологии: при его сжигании выделяется только Н2О.
Перспективным для получения водорода представляется биофотолиз воды.
Другим теплоносителем является метан. Производство биогаза с высоким
содержанием метана широко освоено в Китае, Индии. Проводятся работы по
биосинтезу ряда компонентов жидкого моторного топлива в США, Израиле.
Проводятся работы по созданию биочипов – базового элемента для ЭВМ
нового поколения. При этом планируется существенно повысить емкость
информации.
Для сельского хозяйства биотехнология производит кормовые белки и
аминокислоты, ростовые гормоны для животных и ростовые вещества для
растений, вакцины и антибиотики, микробиологические средства защиты
растений. Разработаны методы получения безвирусной рассады, выращенной
из изолированных клеток сельскохозяйственных культур. Ставится задача
расширить возможности растений усваивать азот из воздуха путем перевода
его с помощью вырабатываемого фермента в аммонийную и органическую
форму.
Пищевая промышленность традиционно основывается на использовании
биотехнологических процессов. Достаточно вспомнить такие продукты
биотехнологии, как вино, пиво, квас, хлеб, уксус, кисло-молочные
продукты, сыр. В настоящее время биотехнология берет на себя основную
нагрузку по поставке для пищевой промышленности пищевого белка,
ферментов, консервантов, красителей, пищевых загустителей и других
нужных для отрасли препаратов. При этом решается задача обеспечить
эффективность и безвредность поставляемых веществ (они имеют
биологическую природу)
Биотехнология становится незаменимой для медицины. Производятся
вакцины, антибиотики, витамины, гормоны, кровезаменители,
иммуномодуляторы и иммунодепрессанты, а также многие другие ценные
препараты. Только биотехнологии удалось синтезировать в промышленных
масштабах человеческий инсулин.
 Особое
значение приобрела экологическая биотехнология, перед которой
поставлена задача решить в текущем столетии основные задачи в области
охраны окружающей среды. Уже сегодня биологическая очистка становится
основным методом обезвреживания стоков. Все шире осуществляется
биодеградация различных видов ксенобиотиков (загрязнителей природных
сред). Биоразложение нефти и нефтепродуктов все шире используется при
очистке загрязненной почвы и воды. Биотехнология позволяет
синтезировать биоразлагаемые упаковочные материалы (на основе
полигидроксибутирата и полилактата), выпускать стиральные порошки с
ферментами, более эффективно улавливать солнечную энергию (уменьшается
потребность в сжигании обычных видов топлива),
С 1975 г. началась эра новой биотехнологии. Успехи генной инженерии
позволили целенаправленно изменять геном микроорганизмов. У
микроорганизмов создаются новые функции и они приобретают способность
синтезировать ранее неизвестные вещества, более эффективно и селективно
осуществлять биохимические процессы. Появилась возможность создать
новое направление биотехнологии – синтез диагностических препаратов.
Возможности биотехнологии стремительно расширяются.
Особенности
организации учебного процесса
Биотехнологиия
в образовательном процессе – также строится на современных принципах.
Процесс образования многоуровневый, что соответствует международному
стандарту. Он включает бакалавриат и
биотехнологии (4 года) и магистратуру по направлению «Биотехнология» (2
года). Каждый уровень обучения
завершается сдачей государственного экзамена и защитой квалификационной
работы с присвоением квалификации бакалавр техники и
технологии, магистр техники и технологии.
Другая особенность процесса обучения – углубленное изучение и
использование в учебном процессе английского языка. Это вызвано
необходимостью освоения международного опыта в области быстро
развивающейся биотехнологии. Научные исследования и практические работы
по биотехнологии интенсивно проводятся во многих странах мира и их
результаты публикуются преимущественно на английском языке.
Значительная часть информации выставляется в интернете и также,
в основном, на английском языке. Поэтому английский язык изучается
нашими студентами весь период обучения в бакалавриате и в магистратуре.
Для совершенствования навыков владения английским языком предусмотрено
преподавание некоторых предметов на английском языке, систематическая
работа с литературой на английском языке (на кафедре более 30
наименований учебников на английском языке), выступления студентов с
докладами на английском языке на ежегодных научных конференциях.
Для успешной работы с микроорганизмами необходимо в рамках учебного
процесса освоить методики их культивирования, воспитать у будущих
специалистов навыки работы в микробиологической лаборатории. Для
обучения студентов предусмотрены две учебные практики, соответственно
на первом и втором курсах. После третьего курса студенты проходят
производственную практику на промышленных предприятиях.
Весь период обучения в университете, начиная во второго семестра,
студенты занимаются научно-исследовательской работой (НИР). Один день в
неделю выделен специально для НИР. Занятия НИР позволяют более
творчески осваивать будущую специальность. По результатам НИР все
студенты старших курсов имеют публикации, а наиболее успешные из них –
дипломы различных конкурсов и конференций.
|
|
