Москва «Высшая школа» 1987

ББК 30.6 Б63 УДК 574.6

Рецензенты:

кафедра микробиологии Казанского государственного университета им. В. И. Ульянова-Ленина (зав. кафедрой проф. И. Б. Лещинская) и членкор. АН СССР И. В. Березин (ин-т биохимии им. А Н Баха АН СССР)

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов биологических специальностей высших учебных заведений

Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн./Под Б63 ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. Кн. 1: Проблемы и перспективы/Н. С. Егоров, А. В. Олескин, В. Д. Самуилов. — М.: Высш. шк., 1987. —159 с: ил.

Излагаются различные этапы осуществления биотехнологического процесса — подготовка биотехнологических объектов с заданными свойствами, выбор и подготовка сырья как ростового субстрата, культивирование, выделение, очистка и модификация продуктов жизнедеятельности, иммобилизации клеток и ферментов. Рассматривается вклад биотехнологии в решение проблем сельского хозяйства, здравоохранения, энергетики, охраны окружающей среды, пищевой промышленности, потребностей науки.

2910000000(4309000000)—290 ББК 30.6 + 28.07

© Издательство «Высшая школа», 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ

В наши дни человек не только использует продукты жизнедеятельности организмов, но и управляет внутриклеточными процессами, осуществляет направленную модификацию свойств организмов на основе методов генетической и клеточной инженерии. В последние десятилетия существенно расширился список ценных биотехнологических продуктов. В биотехнологии видят одно из средств для преодоления продовольственных, энергетических, сырьевых и экологических проблем.

Большое значение, которое придается биотехнологии в нашей стране, обусловливает необходимость подготовки достаточного количества квалифицированных кадров. В то же время до сих пор не существует отечественного учебного пособия, в компактной форме рассматривающего биотехнологию как отрасль современного знания. Настоящая книга открывает серию учебных пособий, посвященных основным аспектам современной биотехнологии: «Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов» (В. Г. Дебабов, В.А.Лившиц), «Клеточная инженерия» (Р. Г. Бутенко и др.), «Автоматизация биотехнологических исследований» (Д. В. Зудин и др.), «Производство белковых веществ» и «Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов» (В.А.Быков и др.), «Иммобилизованные ферменты» и «Инженерная энзимология» (И. В. Березин и др.).

В данном учебном пособии очерчены горизонты биотехнологии: рассмотрены области ее приложения, задачи, которые она способна решить, перспективы использования нетрадиционных биотехнологических разработок, проблемы и трудности, связанные с их реализацией. Учебное пособие включает введение, в котором рассмотрены перспективы и проблемы современной биотехнологии. Далее излагаются материалы по отдельным этапам осуществления биотехнологических процессов: подготовка биологических объектов с заданными свойствами, проблемы сырья как ростового субстрата, культивирование организмов, выделение, очистка и модификация продуктов, а также иммобилизация клеток и ферментов. Обсуждаются перспективы и проблемы, связанные с каждым из этих этапов. Рассматриваются приложения биотехнологии к растениеводству, животноводству, энергетике, медицине, пищевой промышленности, добыче полезных ископаемых, охране окружающей среды.

Учебное пособие предназначено для студентов-биологов, химиков и технологов, а также для широкого круга читателей, интересующихся состоянием и перспективами развития биотехнологии.

Авторы

ВВЕДЕНИЕ

С древних времен известны отдельные биотехнологические процессы, используемые в различных сферах практической деятельности человека. К ним относятся хлебопечение, виноделие, приготовление кисло-молочных продуктов и т. д. Однако биологическая сущность этих процессов была выяснена лишь в XtX в., благодаря работам Л. Пастера. В первой половине XX в. сфера приложения биотехнологии пополнилась микробиологическим производством ацетона и бутанола, антибиотиков, органических кислот, витаминов, кормового белка.

Немаловажный вклад в биотехнологические разработки внесли советские исследователи: в СССР в 30-е годы были построены первые заводы по получению кормовых дрожжей на гидролизатах древесины, сельскохозяйственных отходах и сульфитных щелоках, под руководством В. Н. Шапошникова успешно внедрена технология микробиологического производства ацетона и бутанола. Большую роль в создание основ отечественной биотехнологии внесло учение Шапошникова о двухфазном характере брожения. В 1926 г. в СССР были исследованы биоэнергетические закономерности окисления углеводородов микроорганизмами. В последующие годы биотехнологические разработки широко использовались в нашей стране для расширения «ассортимента» антибиотиков для медицины и животноводства, ферментов, витаминов, ростовых веществ, пестицидов.

С момента создания в 1963 г. Всесоюзного на