Vvodnaya_lektsia_Prom_Bt_5_sem (4)

1. Промышленная биотехнология

Тема 1.1
Основные принципы и прогрессивные методы в
биотехнологии
Биотехнология – основа повышения качества жизни: ключевые
проблемы жизнеобеспечения человека, актуальные разработки новых
средств диагностики и лечения, целевых продуктов пищевого и
технического назначения, экологически чистых материалов,
совершенствование способов воспроизводства энергоносителей и
минерального сырья, утилизация и переработка промышленных,
сельскохозяйственных и бытовых отходов.

2. Промышленная биотехнология

3. Содержание дисциплины 5 семестр

4. 6 семестр

5. 7 семестр

6. Термин биотехнология

впервые был применен в 1917 г инженером
Карлом Эреки для описания процесса
крупномасштабного выращивания свиней с
использованием сахарной свеклы как корма.
Биотехнология – это все виды работ,
при которых из сырьевых
материалов с помощью живых
организмов производятся те или
иные продукты.

7. Европейская федерация биотехнологий (European Federation of Biotecnology)

биотехнология на основе применения знаний
и методов биохимии, микробиологии,
молекулярной биологии, биоорганической
химии, вирусологии, иммунологии, генетики и
химической техники... создает возможность
получения с помощью легко доступных
возобновляемых ресурсов тех веществ и
соединений, которые важны для жизни и
благосостояния людей

8. биотехнология

Биологические технологии обеспечивают
управляемое получение полезных продуктов для
различных сфер человеческой деятельности,
базируясь на использовании каталитического
потенциала биологических агентов и систем
различной степени организации и сложности
микроорганизмов
вирусов
растительных и животных клеток и тканей
внеклеточных веществ и компонентов клеток

9. БИОТЕХНОЛОГИЯ

применение
биотехнологических
процессов в
производстве
полезных
для человека
продуктов
комплексное
научно-техническое
направление,
изучающее
биотехнологические
процессы

10. Биотехнология – межотраслевая дисциплина

применяет методы
- химии,
- микробиологии,
- биохимии,
- молекулярной биологии,
- генной инженерии,
- химической технологии,
- компьютерной техники

11. классификация по цветам

впервые предложена в 2003 году на американо-европейской
встрече по биотехнологиям и состояла всего их трех цветов:
красный - биомедицина,
зеленый - сельскохозяйственная биотехнология,
белый - промышленная биотехнология,
флаг Италии стал так же
считаться флагом
биотехнологий

12.

13. Типология согласно “Electronic Journal of Biotechnology»

Цвет
Область биотехнологий
Желтый
Здоровье, Медицина, Диагностика
Пищевая биотехнология, исследование питания
Синий
Аквакультура, прибрежная и морская биотехнология
Красный
Зеленый Агрокультура, экологическая биотехнология -биотопливо,
геомикробиология,
Коричневый
Биотехнология аридных зон и пустынь
Темный
Биотерроризм, военная биотехнология
Белый
Биотехнология, основанная на изучении генома

14. Типология согласно “Electronic Journal of Biotechnology»

Фиолетовый
Патенты, Публикации, Инвестиции
Золотой
Биоинформатика, Нанобиотехнология
Серый
Технология биопрогресса

15. Названия отраслей биотехнологии «Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации»

Биофармацевтика - разработка и производство лекарственных
препаратов на основе живых организмов (бактерий, вирусов и др.)
Биомедицина клеточная - использование стволовых клеток; диагностика
и лечение наследственных и ненаследственных заболеваний на
уровне генома человека; разработка и производство медицинских
биополимеров; адресная доставка лекарственных препаратов и др.
Промышленная биотехнология - производство различных видов
ферментов и биоматериалов для различных отраслей
промышленности.
Биоэнергетика -разработка и производство биотоплива (биоэтанол,
биогаз) с помощью биомассы.
Сельскохозяйственная биотехнология - создание модифицированных
растений и животных с заданными свойствами (например, устойчивых
к различным болезням).

16. Названия отраслей биотехнологии «Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации»

Пищевая биотехнология – производство пищевых
продуктов, ферментов, аминокислот и др.
Лесная биотехнология - создание модифицированных
деревьев с заданными свойствами, производство
систем комплексной защиты деревьев.
Природоохранная биотехнология - отрасль,
направленная на решение экологических проблем.
Морская биотехнология - использование водных
организмов (водорослей, рыб, моллюсков), а также
морских и пресных водоемов.

17. профильные технологические платформы

«Биотех 2030»,
«Биоэнергетика»,
«Медицина будущего»,
10 инновационных биотехнологических
кластеров в Пущино, Санкт-Петербурге,
Долгопрудном, Ярославле, на Алтае, в
Калужской, Новосибирской, Томской,
Кировской и Калининградской областях). Их
роль - объединение образования, науки и
производства.

18. Новейшие актуальные разработки биотехнологии

производство полимеров и сырья для текстильной
промышленности;
получение метанола, этанола, биогаза, водорода и
использование их в энергетике и химической промышленности;
производство белка, аминокислот, витаминов, ферментов и
т.д. путем крупномасштабного выращивания дрожжей,
водорослей, бактерий;
увеличение продуктивности сельскохозяйственных растений и
животных;
получение гербицидов и биоинсектицидов;
широкое внедрение методов генной инженерии при получении
новых пород животных, сортов растений и выращивания
тканевых клеточных культур растительного и животного
происхождения;
переработка производственных и хозяйственных отходов,
сточных вод, изготовление компостов с применением
микроорганизмов;
утилизация вредных выбросов нефти, химикатов,
загрязняющих почву и воду;
производство лечебно-профилактических и диагностических
препаратов (вакцин, сывороток, антигенов, аллергенов,
интерферонов, антибиотиков и др.).

19. Список инновационных компаний мира по разработке биотехнологий (журнал «Forbes») связаны с фармацевтикой

«Genentech» - америк биотехнол корпорация, основан в 1976 г
Робертом Суонсоном и Гербертом Бойером. Разработка
инновационных лекарств для лечения тяжелых и угрожающих
жизни заболеваний с использованием технологий
рекомбинантной ДНК. Успешно синтезировала человеческий
инсулин и гормон роста с помощью генной инженерии в конце
1970-х годов. Разработала первое терапевтическое
моноклональное антитело для лечения онкологических
заболеваний
«Novartis International AG»- крупная швейцарская
транснациональная фармацевтическая компания. Онкология,
иммунология, неврология, кардиология и другие
терапевтические области с высокой потребностью в лечении.
Продукция компании продается более чем в 100 странах мира

20. 2

«Sanofi»-крупная французская биофармацевтическая
транснациональная корпорация, одна из ведущих мировых
фармацевтических компаний: разработка и производство
инновационных лекарственных препаратов, вакцин и медицинских
решений для лечения диабета, онкологических, сердечнососудистых, редких генетических и иммунологических
заболеваний. Представительства более чем в 100 странах мира,
около 100 000 сотрудников.
«Perrigo» - крупная международная компания, которая производит
безрецептурные лекарства (OTC), товары для здоровья и ухода за
собой. Производство лекарств от боли, уход за кожей, детское
питание и средства женского здоровья: известные бренды
Compeed (пластыри от мозолей), Mederma (гели для ухода за
рубцами и шрамами), Ella One - Coldrex и Solpadeine

21. 3

«Merck & Co» - крупная американ международ
биофармацевтическая компания, за пределами США и Канады
работает как MSD (Merck Sharp & Dohme), создание и
производство рецептурных лекарств, вакцин, биологических
препаратов и ветеринарной продукции. Онкология, инфекционные
заболевания (включая ВИЧ), вакцины, а также ветеринария
(подразделение MSD Animal Health)
«Pfizer»- одна из крупнейших международных
биофармацевтических компаний в мире, основанная в 1849 году в
США, основатели двоюродные братья Чарльз Пфайзер и Шарль
Эрхард. Выпускает лекарства и вакцины для лечения
онкологических, сердечно-сосудистых, редких и инфекционных
заболеваний, известный исторический препарат компании —
Виагра.

22. Российские биотехнологические центры

• Кластер биомедицинских технологий Инновационного центра
«Сколково»,
• Компании ОАО «Акрихин», ООО «Герофарм», НПФ «Литех».
• Центр высоких технологий «Химрар» объединяет
высокотехнологичные организации, ведущие разработки и
производство инновационных 14 компаний, которые
занимаются разработкой лекарственных препаратов на основе
новейших «постгеномных» технологий.
• Молодые стартапы, разрабатывающие новые биотехнологии:
«3Д Биопринтинг Солюшенс» на основе трёхмерной биопечати
создает органы из стволовых клеток пациента;
«БиоМикроГели» предлагает разработки по очистке воды и почвы
с помощью микрогелей.
биомедицинский холдинг «Атлас» проводит анализ микробиоты
организма в рамках проекта «OhmyGut».

23. вероятность успеха осуществления проектов НИОКР

• (научно-исследовательские и опытноконструкторские разработки англ. Research
and Development, R&D — совокупность
работ, направленных на получение новых
знаний и их практическое применение при
создании нового изделия или технологии)
• в целом не превышает 12–20 %,
• около 60 % проектов достигают стадии
технического завершения,
• 30 % – коммерческого освоения
• и только 12 % оказываются прибыльными.

24. Проблемы мирового масштаба

нехватка пресной или очищенной
воды (в некоторых странах);
загрязнение окружающей среды
различными химическими веществами;
дефицит энергетического ресурса;
необходимость усовершенствования
и получения совершенно новые
экологически чистых материалов и
продуктов;
повышение уровня медицины

25.

Отрасль
Продукция, методы биотехнологии
Пищевая и перерабатывающая
промышленность
Пищевые добавки, закваски для молочной промышленности,
новые штаммы дрожжей для бродильной и хлебопекарной
промышленности,
ферментные
препараты,
новые
технологические приемы, барьерные технологии и др.
Сельское хозяйство
Бактериальные удобрения, средства
кормовые
препараты,
лечебные
животноводства
Медицина и фармокология
Вакцины, антибиотики, витамины, гормональные препараты,
диагностикумы, интерферон и др.
Экология
Очистка сточных вод, переработка отходов
Энергетика
Получение биогаза, повышение нефтеотдачи пластов
Электроника
Биодатчики, биочипы, элементы памяти ЭВМ
Химическая промышленность
Добавки для СМС, косметических средств, полимеры,
органические растворители
Горнодобывающая
промышленность
Обогащение руд, добыча урана, удаление метана из шахт с
помощью микробных биомасс
защиты растений,
препараты
для

26.

27. Современная биотехнология имеет 3 раздела

• микробная биотехнология,
• генетическая и клеточная
инженерия,
• инженерная энзимология

28. Микробная биотехнология

промышленное получение веществ с
помощью микроорганизмов:
- белковых веществ,
- аминокислот кормового, пищевого и
медицинского назначения,
- различных ферментных препаратов для
медицины и ветеринарии,
- биологических удобрений,
- средств защиты растений,
- витаминов.

29.

30. Инженерная энзимология

31. Компоненты биотехнологического производства

32.

33. Коллекции БА

34. БА, рекомендуемые для промышленных условий

• принципу технологичности, т.е. в
течение многочисленных циклов
ферментации свойства БА должны
сохраняться и не претерпевать
существенных изменений;
• кроме того, должны быть безопасны
для здоровья человека

35. Перспективные группы биологических агентов

• I – термофильные м/о и ферменты,
• II – анаэробные организмы,
• III – ассоциации м/о,
• IV – растительные и животные
тканевые клетки,
• V – рекомбинанты,
• VI – иммобилизованные БА,
• VII – ферменты

36. Сырье БТ производств

- сырье растительного происхождения (крахмал,
разные виды муки, молоко, пивное сусло и др.);
- отходы различных отраслей промышленности:
целлюлозно-бумажной (сульфитные щелоки,
опилки, стружка), пищевой и перерабатывающей
промышленности (меласса, барда, сыворотка,
гидрол, кукурузный экстракт, солодовые ростки,
пшеничные отруби, лузга, свекловичный жом и др.),
отходы сельского хозяйства (солома),
- продукты химической и нефтяной
промышленности (спирты, органические кислоты,
углеводороды).

37. Питательные среды

жидкие или твердые смеси веществ,
на которых выращивают
микроорганизмы в лабораторных или
промышленных условиях.
Содержат соединения, служащие
источниками углерода, азота, фосфора,
витаминов и других компонентов,
необходимых для жизнедеятельности
микробов

38.

39. Культивирование (лат. cultus) - выращивание микроорганизмов на питательных средах

40. Примеры аппаратурного оформления культивирования

41. Типовая схема, основные стадии и реализующие их технологические процессы в биотехнологических производствах