Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года

1. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.

Утверждена Председателем
Правительства РФ В.В. Путиным
24 апреля 2012 г.
Целью программы является выход России на
лидирующие позиции в области разработки
биотехнологий, в том числе по отдельным
направлениям биомедицины,
агробиотехнологий, промышленной
биотехнологии и биоэнергетики. Создание
конкурентноспособного сектора биоэкономики.

2. Основные термины

Биотехнология (технология живых систем)
1) дисциплина, изучающая возможности
использования живых организмов, их систем
или продуктов их жизнедеятельности для
решения технологических задач, а также
возможности создания живых организмов с
необходимыми свойствами методом генной
инженерии;

3. Основные термины

2. Производственное использование биологических
структур для получения пищевых и
промышленных продуктов и для осуществления
целевых превращений. Биологические структуры
в данном случае - это микроорганизмы,
растительные и животные клетки, клеточные
компоненты: мембраны клеток, рибосомы,
митохондрии, хлоропласты, а также
биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки
- чаще всего ферменты).

4. Основные термины

• Биотехнология "белая" - производство биотоплив,
ферментов и биоматериалов для различных отраслей
промышленности.
• Биотехнология ветеринарная - часть
сельскохозяйственной биотехнологии, предметной
областью которой является использование биотехнологии
для лечения животных.
• Биотехнология "зеленая" - разработка и внедрение в
агрокультуру генетически модифицированных растений.
• Биотехнология "красная" - производство
биофармацевтических препаратов (протеинов,
ферментов, антител) для человека, а также коррекция
генетического кода.

5. Рынок биотехнологий

• К 2025 г. достигнет 2 трил. долларов США.
• Доля России на рынке биотехнологий
составляет 0,1% (по некоторым сегментам –
биоразлагаемые материалы, биотопливо
равна 0 %).

6. Этапы реализации программы

• 1 этап 2011-2015 гг. развитие внутреннего
спроса и экспорта биотехнологической
продукции.
• 2 этап 2016-2020 гг. создание условий для
проведения глубокой модернизации
технологической базы соответствующих
отраслей промышленности за счет массового
внедрения в производство методов и
продуктов биотехнологии.

7. Инструменты поддержки развития биотехнологий

• Стимулирование спроса на биотехнологическую
продукцию.
• Содействие повышению конкурентоспособности
биотехнологических предприятий.
• Развитие образования в сфере биотехнологий.
• Развитие науки в сфере биотехнологий.
• Развитие экспериментальной производственной
базы.
• Международное сотрудничество.
• Поддержка биотехнологий в регионах.
• Взаимодействие бизнеса науки и образования

8. Приоритетные направления развития биотехнологий

Биофармацевтика
Биомедицина
Промышленная биотехнология
Биоэнергетика
Сельскохозяйственная биотехнология
Пищевая биотехнология
Лесная биотехнология
Природоохранная (экологическая)
биотехнология
• Морская биотехнология

9. Направления экологической биотехнологии

1. Биоремедиация - комплекс методов очистки
вод, грунтов и атмосферы с использованием
метаболического потенциала биологических
объектов - микроорганизмов, растений,
грибов, насекомых, червей и других
организмов. Комплекс мероприятий в данной
сфере формирует условия для активного
применения биотехнологических методов при
ликвидации последствий вредного
воздействия на окружающую среду.

10.

.
2 «Экологически чистое жилье»
Комплекс мероприятий направлен на
создание широкого класса
биотехнологических продуктов, применяемых
в производстве строительные материалов,
внедрение экологически чистых технологий
строительства, использование биоматериалов
в инженерных системах и в процессе
обслуживания зданий, сооружений и
территорий застройки.

11. 3. «Биологические коллекции и биоресурсные центры»

• В Российской Федерации зарегистрировано
около 100 коллекций культур, состав которых
охватывает практически все известные группы
микроорганизмов. Комплекс мероприятий по
развитию биоколлекций направлен на
обеспечение эффективной системы
регистрации, хранения и использования
зарегистрированных микроорганизмов,
обеспечения централизации, стандартизации
и доступности генетических ресурсов
биотехнологического назначения.

12.

• Ответственный за разработку и реализацию
комплекса мер по направлению
«Биоремедиация» - Минприроды России.
• Ответственный за разработку и реализацию
комплекса мер по направлению
«Экологически чистое жилье» - Минрегион
России.
• Ответственный за разработку и реализацию
комплекса мер по направлению
«Биологические коллекции и биоресурсные
центры» - Минобрнауки России.

13. Микробиологическая трансформация как основа биотехнологий

Токсичные ксенобиотики биообезвреживаются
в окружающей среде различными путями:
1. полная деградация (минерализация, полная
деструкция);
2. неполная деградация ( трансформация,
частичная минерализация, частичная
деструкция);
3. связывание поллютантов или их
метаболитов с другим веществом – матрицей
(полимеризация, конъюгация, конденсация).

14. Полная деградация

• соединения используются микроорганизмами
как источник углерода и энергии, участники
метаболизма;
• полное разрушение ксенобиотиков
происходит в результате совместных действий
организма и абиотических факторов;
• наиболее эффективный способ – микробная
минерализация.

15. Особенности процесса деградации

В процессе деградации (минерализации)
различают 2 ступени:
• 1. первичное биоразложение, при этом
образуются вещества, которые не проявляют
свойств трансформируемого вещества;
• 2. полное биоразложение, когда молекула
ксенобиотика превращается в минеральные
вещества и продукты, связанные с
нормальными метаболическими процессами
микроорганизмов.

16. Неполная деградация (трансформация)

• Трансформация – превращения, которые
существенно изменяют, главным образом
упрощают, структуру органического вещества, но
не приводят к его полной деструкции.
• Трансформация (микробиология) – изменение
органических соединений под действием одного
или нескольких ферментов микроорганизмов,
сопровождающихся накоплением в среде
продуктов трансформации, при этом не
происходит синтеза веществ de novo

17.

• Обезвреживание токсичного ксенобиотика
приводит к детоксикации. Однако иногда в
процессе биотрансформации нетоксичный
или малотоксичный ксенобиотик становится
токсичным и накапливается в окружающей
среде (например, при трансформации
отдельных пестицидов). Этот процесс
называется токсификация.

18. Неполная деградация

• Трансформация – превращения, которые
существенно изменяют. Главным образом
упрощают структуру органического вещества,
но не приводят к его полной деструкции
• Трансформация (микробиология) – изменение
органических соединений под действием
одного или нескольких ферментов
микроорганизмов, сопровождающихся
накоплением в среде продуктов
трансформации, при этом не происходит
синтеза веществ de novo

19.

• Биодоступность – способность различных
соединений подвергаться биотрансформации.
Она определяется генетическими свойствами
организмов, осуществляющих трансформацию
и условиями окружающей среды.

20. Полимеризация (конъюгация)

• Сохраняется основная структура
органического соединения и происходит его
связывание с другим соединением с
образованием продукта с большей
молекулярной массой.

21. Организмы, осуществляющие деструкцию

• гетеротрофные бактерии
• дрожжи
• плесневые грибы
• некоторые автотрофные бактерии
• цианобактерии

22. Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмов-деструкторов

• Использование монокультуры или сообщества
микроорганизмов, выделенных из сред,
загрязненных ксенобиотиками (изоляты).
• Использование биологического агента,
изолированного из той же загрязненной
природной или техногенной среды, для
очистки которой он предназначен.

23. Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмов-деструкторов

Факторы, повышающие эффективность
селекции микроорганизмовдеструкторов
• Использование микроорганизмов, выделенных из
мест с застарелыми загрязнениями или с
неоднократным поступлением ксенобиотиков
(велика вероятность, что число микроорганизмов,
деградирующих ксенобиотик, увеличилось под
действием естественного отбора. Для выделения
таких изолятов используется метод накопительных
культур.
• Накопление биологического материала для
деградации вещества – загрязнителя на этом же
субстрате или на его легко утилизируемых аналогах.

24. Варианты биоочистки и биоремедиации

• 1 вариант:
для участков с застарелыми загрязнениями
(обитает дикая, аборигенная микрофлора,
способная их трансформировать) применяется
удаление загрязнения in situ (по месту) без
внесения биопрепаратов. В этом случае
биодеградация лимитируется факторами
окружающей среды и свойствами самого
загрязнителя (содержание кислорода в среде,
растворимость загрязнителя и т.д.)

25.

• 2 вариант:
Предварительное получение биологически
активного штамма и накопление
жизнеспособных клеток, а затем их внесение в
виде биопрепарата в загрязненную среду. Этот
вариант целесообразно применять в северных
регионах и при обработке мест с не застарелыми
загрязнениями.