Teknolojia za kibaolojia (bioteknolojia) hutoa uzalishaji unaodhibitiwa bidhaa zenye afya kwa nyanja mbalimbali za shughuli za binadamu, kwa kuzingatia matumizi ya uwezo wa kichocheo wa mawakala wa kibaiolojia na mifumo ya viwango tofauti vya shirika na utata - microorganisms, virusi, seli za mimea na wanyama na tishu, pamoja na vitu vya ziada vya seli na vipengele vya seli.

Maendeleo na mabadiliko ya teknolojia ya kibayoteknolojia yanasukumwa na mabadiliko makubwa ambayo yametokea katika biolojia katika kipindi cha miaka 25-30 iliyopita. Matukio haya yalitokana na mawazo mapya katika uwanja wa biolojia ya molekuli na jenetiki za molekuli. Wakati huo huo, ni lazima ieleweke kwamba maendeleo na mafanikio ya bioteknolojia yanahusiana kwa karibu na mwili wa ujuzi sio tu wa sayansi ya kibiolojia, bali pia ya wengine wengi.

Kupanuka kwa nyanja ya vitendo ya teknolojia ya kibayoteknolojia pia kunatokana na mahitaji ya kijamii na kiuchumi ya jamii. Shida kama hizo za dharura zinazowakabili wanadamu kwenye kizingiti cha karne ya 21, kama vile uhaba maji safi na virutubisho (hasa protini), uchafuzi wa mazingira, ukosefu wa malighafi na rasilimali za nishati, haja ya kupata nyenzo mpya, rafiki wa mazingira, maendeleo ya zana mpya za uchunguzi na matibabu, haziwezi kutatuliwa kwa mbinu za jadi. Kwa hivyo, ili kuhakikisha msaada wa maisha ya mwanadamu, kuboresha ubora wa maisha na muda wake, inazidi kuwa muhimu kujua mbinu na teknolojia mpya.

Ukuaji wa maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia, ikifuatana na ongezeko la kiwango cha rasilimali za nyenzo na nishati, kwa bahati mbaya, husababisha usawa katika michakato ya biosphere. Mabonde ya maji na hewa ya miji yamechafuliwa, kazi ya uzazi ya biosphere imepunguzwa, na kutokana na mkusanyiko wa bidhaa za mwisho za teknolojia, mzunguko wa mzunguko wa kimataifa wa biosphere unasumbuliwa.

Kasi ya maendeleo ya kisasa ya kisayansi na kiteknolojia ya mwanadamu ilielezewa kwa njia ya kitamathali na mhandisi na mwanafalsafa wa Uswisi Eichelberg: “Inaaminika kwamba umri wa mwanadamu ni miaka 600,000. Hebu fikiria harakati za ubinadamu kwa namna ya mbio za kilomita 60, ambazo, kuanzia mahali fulani, huenda kuelekea katikati ya moja ya miji yetu, kana kwamba kuelekea mwisho ... Umbali mwingi unaendesha kwenye njia ngumu sana - kupitia. misitu bikira, na sisi Hatujui chochote kuhusu hili, kwa sababu tu mwisho kabisa, katika kilomita 58-59 ya kukimbia, tunapata, pamoja na zana za zamani, michoro ya pango kama ishara za kwanza za utamaduni, na tu katika kilomita ya mwisho dalili za kilimo zinaonekana.

200 m kabla ya mstari wa kumalizia, barabara iliyofunikwa na slabs ya mawe inapita ngome za Warumi. Umbali wa mita 100, wakimbiaji wamezungukwa na majengo ya jiji la medieval. Kuna mita 50 kabla ya mstari wa kumalizia, ambapo mtu anasimama, akiwaangalia wakimbiaji kwa macho ya akili na ya ufahamu - huyu ni Leonardo da Vinci. Zimesalia mita 10. Wanaanza kwa mwanga wa mienge na taa duni ya taa za mafuta. Lakini wakati wa kutupa katika mita 5 za mwisho, muujiza wa kushangaza hutokea: mwanga hufurika barabara ya usiku, mikokoteni bila wanyama wa kukimbia hupita haraka, magari yanazunguka angani, na mkimbiaji anayeshangaa amepofushwa na mwanga wa mwanga wa picha na televisheni. kamera...”, i.e. katika 1 m, fikra ya binadamu hufanya leap stunning katika uwanja wa maendeleo ya sayansi na teknolojia. Tukiendelea na taswira hii, tunaweza kuongeza kwamba mkimbiaji anapokaribia mstari wa kumalizia, muunganisho wa nyuklia hudhibitiwa, meli za anga za juu zinazinduliwa, na kanuni za urithi hufafanuliwa.

Bioteknolojia ni msingi wa maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia na kuboresha ubora wa maisha ya binadamu

Bayoteknolojia kama uwanja wa maarifa na sekta ya viwanda inayoendelea kwa nguvu imeundwa kutatua shida nyingi muhimu za wakati wetu, na kuhakikisha uhifadhi wa usawa katika mfumo wa mahusiano "mtu - asili - jamii", kwa sababu teknolojia za kibaolojia (biolojia), kulingana juu ya matumizi ya uwezo wa viumbe hai, ni kwa ufafanuzi unaolenga urafiki na maelewano ya mtu na ulimwengu unaomzunguka. Hivi sasa, teknolojia ya kibayolojia imegawanywa katika sehemu kadhaa muhimu zaidi: hizi ni "nyeupe", "kijani", "nyekundu", "kijivu" na "bluu" ya kibayoteknolojia.

Bioteknolojia "nyeupe" inajumuisha bioteknolojia ya viwanda, inayozingatia uzalishaji wa bidhaa zilizozalishwa hapo awali na sekta ya kemikali - pombe, vitamini, amino asidi, nk (kwa kuzingatia mahitaji ya uhifadhi wa rasilimali na ulinzi wa mazingira).

Bayoteknolojia ya kijani inashughulikia eneo la umuhimu kwa kilimo. Huu ni utafiti na teknolojia inayolenga kuunda mbinu na dawa za kibayoteknolojia ili kukabiliana na wadudu na vimelea vya magonjwa. mimea inayolimwa na wanyama wa ndani, kuunda biofertilizers, kuongeza uzalishaji wa mimea, ikiwa ni pamoja na kutumia mbinu za uhandisi wa maumbile.

Bayoteknolojia nyekundu (ya matibabu) ni eneo muhimu zaidi la teknolojia ya kisasa ya kibayoteknolojia. Hii ni uzalishaji wa uchunguzi kwa kutumia mbinu za kibayoteknolojia na dawa kutumia teknolojia ya uhandisi wa seli na jeni (chanjo ya kijani, uchunguzi wa jeni, kingamwili za monoclonal, ujenzi wa uhandisi wa tishu na bidhaa, nk).

Bayoteknolojia ya kijivu huendeleza teknolojia na madawa ya kulinda mazingira; haya ni urekebishaji wa udongo, matibabu ya maji machafu na utoaji wa gesi, utupaji wa taka za viwandani na uharibifu wa sumu kwa kutumia mawakala wa kibayolojia na michakato ya kibiolojia.

Bayoteknolojia ya buluu inalenga zaidi matumizi bora ya rasilimali za bahari. Kwanza kabisa, hii ni matumizi ya biota ya baharini kupata chakula, kiufundi, kibiolojia na vitu vya dawa.

Bioteknolojia ya kisasa ni moja ya maeneo ya kipaumbele ya uchumi wa kitaifa wa nchi zote zilizoendelea. Njia ya kuongeza ushindani wa bidhaa za kibayoteknolojia katika masoko ya mauzo ni mojawapo ya njia kuu katika mkakati wa jumla wa maendeleo ya teknolojia ya kibayoteknolojia katika nchi zilizoendelea. Sababu ya kuchochea ni programu maalum za serikali zilizopitishwa kwa maendeleo ya kasi ya maeneo mapya ya teknolojia ya kibayoteknolojia.

Mipango ya serikali hutoa utoaji wa mikopo bila malipo kwa wawekezaji, mikopo ya muda mrefu na misamaha ya kodi. Kadiri utafiti wa kimsingi na unaolengwa unavyozidi kuwa wa gharama, nchi nyingi zinataka kusogeza utafiti muhimu nje ya mipaka ya kitaifa.

Kama inavyojulikana, uwezekano wa mafanikio ya miradi ya R&D kwa ujumla hauzidi 12-20%, karibu 60% ya miradi hufikia hatua ya kukamilika kwa kiufundi, 30% - maendeleo ya kibiashara, na 12% tu ndio yenye faida.

Vipengele vya ukuzaji wa utafiti na uuzaji wa teknolojia za kibaolojia huko USA, Japan, nchi za EU na Urusi

MAREKANI. Nafasi ya kuongoza katika teknolojia ya kibayoteknolojia katika suala la uzalishaji wa viwanda wa bidhaa za kibayoteknolojia, kiasi cha mauzo, mauzo ya biashara ya nje, mgao na kiwango cha R & D inachukuliwa na Marekani, ambapo tahadhari kubwa hulipwa kwa maendeleo ya eneo hili. Kufikia 2003, zaidi ya watu 198,300 walikuwa wameajiriwa katika sekta hii.

Mgao kwa sekta hii ya sayansi na uchumi nchini Marekani ni muhimu na unafikia zaidi ya dola bilioni 20. USA kila mwaka. Mapato ya sekta ya teknolojia ya kibayoteknolojia ya Marekani yaliongezeka kutoka dola bilioni 8. mwaka 1992 hadi dola bilioni 39. mwaka 2003

Sekta hii iko chini ya uangalizi wa karibu wa serikali. Kwa hivyo, katika kipindi cha malezi ya teknolojia ya hivi karibuni ya kibayoteknolojia na kuibuka kwa maelekezo yake kuhusiana na uendeshaji wa nyenzo za maumbile, katikati ya miaka ya 70. karne iliyopita, Congress ya Marekani ililipa kipaumbele kikubwa kwa usalama wa utafiti wa maumbile. Mnamo 1977 pekee, vikao 25 maalum vilifanywa na miswada 16 ilipitishwa.

Katika miaka ya 90 ya mapema. Lengo limehamia katika kuendeleza hatua za kuhimiza matumizi ya vitendo ya teknolojia ya kibayoteknolojia kwa ajili ya uzalishaji wa bidhaa mpya. Maendeleo ya teknolojia ya kibayoteknolojia nchini Marekani yanahusishwa na ufumbuzi wa matatizo mengi muhimu: nishati, malighafi, masuala ya chakula na mazingira.

Miongoni mwa maeneo ya kibayoteknolojia karibu na utekelezaji wa vitendo au katika hatua ya maendeleo ya viwanda, yafuatayo:
- bioconversion ya nishati ya jua;
- matumizi ya microorganisms kuongeza mavuno ya mafuta na leaching ya metali zisizo na feri na adimu;
- kubuni aina ambazo zinaweza kuchukua nafasi ya vichocheo vya gharama kubwa vya isokaboni na kubadilisha hali ya usanisi ili kupata misombo mpya;
- matumizi ya vichocheo vya ukuaji wa mimea ya bakteria, kubadilisha genotype ya nafaka na kukabiliana na kukomaa katika hali mbaya (bila kulima, kumwagilia na mbolea);
biosynthesis iliyoelekezwa kwa uzalishaji mzuri wa bidhaa zinazolengwa (asidi za amino, enzymes, vitamini, antibiotics, viongeza vya chakula, dawa za kifamasia;
- kupata dawa mpya za uchunguzi na matibabu kulingana na njia za uhandisi za seli na maumbile.

Jukumu la kiongozi wa Marekani ni kutokana na mgao mkubwa wa mtaji wa serikali na binafsi kwa ajili ya utafiti wa kimsingi na uliotumika. Taasisi ya Kitaifa ya Sayansi (NSF), Idara za Afya na Huduma za Binadamu, Kilimo, Nishati, Kemikali na Sekta ya Chakula, Ulinzi, Utawala wa Kitaifa wa Anga na Anga (NASA), Mambo ya Ndani. Ugawaji hutolewa kwa msingi wa programu-lengo, i.e. Miradi ya utafiti inafadhiliwa na kusainiwa.

Wakati huo huo, makampuni makubwa ya viwanda huanzisha mahusiano ya biashara na vyuo vikuu na vituo vya utafiti. Hii inachangia kuundwa kwa complexes katika eneo moja au nyingine, kuanzia utafiti wa msingi kabla ya uzalishaji wa bidhaa na kupelekwa sokoni. "Mfumo huu wa ushiriki" hutoa uundaji wa fedha maalum na mabaraza ya wataalam wanaofaa na kivutio cha wafanyikazi waliohitimu zaidi.

Wakati wa kuchagua miradi yenye athari kubwa ya kibiashara, imekuwa na faida kutumia kinachojulikana kama "uchambuzi wa vikwazo". Hii inakuwezesha kupunguza kwa kiasi kikubwa muda wa utekelezaji wa mradi (kwa wastani kutoka miaka 7-10 hadi 2-4) na kuongeza uwezekano wa mafanikio hadi 80%. Wazo la "mapungufu yaliyoainishwa" ni pamoja na uwezekano wa uuzaji mzuri wa bidhaa na kupata faida, kuongeza uzalishaji wa kila mwaka, ushindani wa bidhaa, hatari inayowezekana kutoka kwa mtazamo wa mauzo, uwezekano wa kurekebisha uzalishaji kwa kuzingatia mafanikio mapya, nk.

Jumla ya matumizi ya kila mwaka ya serikali ya Marekani katika uhandisi jeni na utafiti wa kibayoteknolojia hufikia mabilioni ya dola. Uwekezaji kutoka kwa makampuni binafsi unazidi kwa kiasi kikubwa takwimu hizi. Dola bilioni kadhaa hutengwa kila mwaka kwa ajili ya kuunda dawa za uchunguzi na kuzuia saratani pekee. Hizi ni hasa maeneo yafuatayo: mbinu za recombination ya DNA, uzalishaji wa mahuluti, uzalishaji na matumizi ya antibodies ya monoclonal, tishu na utamaduni wa seli.

Nchini Marekani, imekuwa kawaida kwa makampuni ambayo hapo awali hayakuhusishwa na teknolojia ya kibayoteknolojia kuanza kupata hisa katika makampuni yaliyopo na kujenga biashara zao za teknolojia ya kibayoteknolojia (Jedwali 1.1). Hii, kwa mfano, ni mazoezi ya makubwa ya kemikali kama Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical. Takriban makampuni 250 ya kemikali kwa sasa yana maslahi katika teknolojia ya kibayoteknolojia. Kwa hivyo, kampuni kubwa ya tasnia ya kemikali ya Amerika, kampuni ya De Pont, ina mifumo kadhaa ya kibayoteknolojia yenye thamani ya dola elfu 85-150. na wafanyikazi wa watu 700-1,000.

Miundo kama hiyo imeundwa ndani ya muundo wa Monsanto; zaidi ya hayo, hadi sasa hadi 75% ya bajeti (zaidi ya dola milioni 750) imetengwa kwa uwanja wa teknolojia ya kibayoteknolojia. Lengo la kampuni hizi ni utengenezaji wa homoni ya ukuaji iliyotengenezwa kwa vinasaba, pamoja na idadi ya dawa zilizoundwa kijeni kwa dawa za mifugo na famasia. Kwa kuongezea, makampuni, pamoja na vituo vya utafiti vya vyuo vikuu, husaini mikataba ya R&D ya pamoja.

Jedwali 1.1. Maswala makubwa zaidi ya Marekani na makampuni ya dawa yanayozalisha dawa za matibabu za kibayoteknolojia

Kuna maoni kwamba hali zote muhimu kwa ajili ya malezi na maendeleo ya teknolojia ya kibayoteknolojia nchini Marekani yameandaliwa na biashara ya ubia. Kwa makampuni makubwa na makampuni, biashara ya ubia ni mbinu iliyoanzishwa vyema ambayo inawaruhusu kupata maendeleo mapya kwa muda mfupi, kuvutia makampuni madogo na timu ndogo kwa hili, badala ya kufanya hivyo peke yao.

Kwa mfano, katika miaka ya 80. General Electric, kwa msaada wa makampuni madogo, ilianza kusimamia uzalishaji wa misombo hai ya kibayolojia; mwaka wa 1981 pekee, mgao wake wa hatari katika bioteknolojia ulifikia dola milioni 3. Uwekaji hatari wa kampuni ndogo huzipa kampuni kubwa na mashirika utaratibu wa kuchagua uvumbuzi unaowezekana kiuchumi na matarajio ya kibiashara yenye nguvu.

KWENYE. Voinov, T.G. Volova

Bioteknolojia kama sayansi na nyanja ya uzalishaji. Somo, malengo na malengo ya teknolojia ya kibayoteknolojia, uhusiano na taaluma za kimsingi.

Bayoteknolojia ni michakato ya kiteknolojia kwa kutumia mifumo ya kibayoteknolojia - viumbe hai na vipengele vya seli hai. Mifumo inaweza kuwa tofauti - kutoka kwa vijidudu na bakteria hadi enzymes na jeni. Bioteknolojia ni uzalishaji kulingana na mafanikio ya sayansi ya kisasa: uhandisi wa maumbile, fizikia-kemia ya vimeng'enya, uchunguzi wa molekuli na biolojia ya molekuli, genetics ya uteuzi, microbiolojia, biokemia, kemia ya antibiotics.

Katika uwanja wa uzalishaji dawa Bayoteknolojia inaondoa teknolojia za kitamaduni na kufungua fursa mpya kimsingi. Mbinu za kibayoteknolojia huzalisha protini zilizoundwa kijenetiki (interferon, interleukins, insulini, chanjo dhidi ya hepatitis, nk), vimeng'enya, zana za uchunguzi (mifumo ya majaribio ya madawa ya kulevya, dutu za dawa, homoni, nk), vitamini, antibiotics, plastiki inayoweza kuharibika, vifaa vinavyoendana na viumbe.

Bioteknolojia ya kinga, kwa msaada wa ambayo seli moja hutambuliwa na kutengwa na mchanganyiko, inaweza kutumika sio moja kwa moja katika dawa kwa ajili ya uchunguzi na matibabu, lakini pia katika utafiti wa kisayansi, katika maduka ya dawa, chakula na viwanda vingine, na pia inaweza kutumika. kupata dawa zilizoundwa na seli za mfumo wa ulinzi wa mwili.

Hivi sasa, mafanikio ya kibayoteknolojia yanatia matumaini katika tasnia zifuatazo:

Katika sekta (chakula, dawa, kemikali, mafuta na gesi) - matumizi ya biosynthesis na biotransformation ya vitu vipya kulingana na matatizo ya bakteria na chachu iliyojengwa na mbinu za uhandisi wa maumbile na mali maalum kulingana na awali ya microbiological;

Katika ikolojia - kuongeza ufanisi wa ulinzi wa mimea rafiki wa mazingira, kuendeleza teknolojia za kusafisha mazingira Maji machafu, kuchakata taka kutoka kwa tata ya viwanda vya kilimo, muundo wa mazingira;

Katika sekta ya nishati - matumizi ya vyanzo vipya vya nishati ya kibayolojia iliyopatikana kwa msingi wa usanisi wa mikrobiolojia na michakato ya kuiga ya photosynthetic, ubadilishaji wa biomasi kuwa biogas;

Katika kilimo - maendeleo katika uwanja wa uzalishaji wa mazao ya mazao ya transgenic, bidhaa za ulinzi wa mimea ya kibiolojia, mbolea za bakteria, mbinu za microbiological, kurejesha udongo; katika uwanja wa ufugaji wa wanyama - kuundwa kwa maandalizi ya malisho yenye ufanisi kutoka kwa mimea, biomass ya microbial na taka ya kilimo, uzazi wa wanyama kulingana na mbinu za embryogenetic;

Katika dawa - maendeleo ya bidhaa za matibabu ya kibaiolojia, kingamwili za monoclonal, uchunguzi, chanjo, maendeleo ya immunobiotechnology kwa mwelekeo wa kuongeza unyeti na maalum ya immunoassay kwa magonjwa ya asili ya kuambukiza na yasiyo ya kuambukiza.

Ikilinganishwa na teknolojia ya kemikali, bioteknolojia ina faida kuu zifuatazo:

Uwezekano wa kupata vitu maalum na vya kipekee vya asili, ambavyo baadhi yake (kwa mfano, protini, DNA) bado haziwezi kupatikana kwa awali ya kemikali;

Kufanya michakato ya kibayoteknolojia kwa joto la chini na shinikizo;

Viumbe vidogo vina viwango vya juu zaidi vya ukuaji na mkusanyiko wa seli kuliko viumbe vingine. Kwa mfano, kwa msaada wa microorganisms katika fermenter yenye kiasi cha 300 m 3, 1 t ya protini inaweza kuzalishwa kwa siku (365 t / mwaka). Ili kuzalisha kiasi sawa cha protini kwa mwaka kwa kutumia ng'ombe, unahitaji kuwa na kundi la vichwa 30,000. Ikiwa unatumia kunde, kama vile mbaazi, kupata kiwango kama hicho cha uzalishaji wa protini, utahitaji kuwa na shamba la njegere lenye eneo la hekta 5400;

Taka za bei nafuu za kilimo na viwandani zinaweza kutumika kama malighafi katika michakato ya kibayoteknolojia;

Michakato ya kibayoteknolojia, ikilinganishwa na kemikali, kwa kawaida ni rafiki wa mazingira, ina taka zisizo na madhara, na iko karibu na michakato ya asili inayotokea kwa asili;

Kama kanuni, teknolojia na vifaa katika uzalishaji wa kibayoteknolojia ni rahisi na nafuu.

Kazi ya msingi inayokabili teknolojia ya kibayoteknolojia ni uundaji na ukuzaji wa utengenezaji wa dawa za dawa: interferon, insulini, homoni, viua vijasumu, chanjo, kingamwili za monoclonal na zingine, kuruhusu utambuzi wa mapema na matibabu ya magonjwa ya moyo na mishipa, mabaya, ya urithi, ya kuambukiza, pamoja na virusi. magonjwa.

Wazo la "bioteknolojia" ni la pamoja na linashughulikia maeneo kama vile teknolojia ya uchachishaji, matumizi ya vijidudu au vimeng'enya visivyohamishika, uhandisi wa maumbile, teknolojia ya kinga na protini, teknolojia inayotumia tamaduni za seli za asili ya wanyama na mimea.

Bioteknolojia ni seti ya mbinu za kiteknolojia, pamoja na uhandisi wa maumbile, kutumia viumbe hai na michakato ya kibaolojia kwa utengenezaji wa dawa, au sayansi ya ukuzaji na utumiaji wa mifumo hai, na vile vile mifumo isiyo hai ya asili ya kibaolojia ndani ya mfumo wa michakato ya kiteknolojia na uzalishaji wa viwandani.

Bioteknolojia ya kisasa ni kemia, ambapo mabadiliko na mabadiliko ya vitu hutokea kupitia michakato ya kibiolojia. Katika ushindani mkali, kemia mbili zinaendelea kwa mafanikio: synthetic na kibaolojia.

1. Vitu vya kibayolojia kama njia ya kuzalisha mawakala wa matibabu, ukarabati, kinga na uchunguzi. Uainishaji na sifa za jumla za vitu vya kibiolojia.

Vitu vya teknolojia ya kibaolojia ni virusi, bakteria, kuvu - micromycetes na macromycetes, viumbe vya protozoal, seli (tishu) za mimea, wanyama na wanadamu, baadhi ya vitu vya biogenic na kazi sawa (kwa mfano, enzymes, prostaglandins, pectini, asidi nucleic, nk). . Kwa hiyo, vitu vya kibayoteknolojia vinaweza kuwakilishwa na chembe zilizopangwa (virusi), seli (tishu) au metabolites zao (msingi, sekondari). Hata wakati biomolecule inatumiwa kama kitu cha bioteknolojia, biosynthesis yake ya awali hufanywa mara nyingi na seli zinazolingana. Katika suala hili, tunaweza kusema kwamba vitu vya bioteknolojia vinahusiana na microbes au kwa mimea na viumbe vya wanyama. Kwa upande mwingine, mwili unaweza kuwa na sifa ya mfano kama mfumo wa kiuchumi, ngumu, kompakt, kujidhibiti na, kwa hivyo, uzalishaji unaolengwa wa biochemical, kwa kasi na kwa bidii kuendelea na matengenezo bora ya vigezo vyote muhimu. Kutoka kwa ufafanuzi huu inafuata kwamba virusi sio viumbe, lakini kwa mujibu wa maudhui ya molekuli ya urithi, kubadilika, kutofautiana na baadhi ya mali nyingine ni ya wawakilishi wa asili hai.

Kama inavyoonekana kutoka kwa mchoro hapa chini, vitu vya teknolojia ya kibayoteknolojia ni tofauti sana, anuwai yao inatoka kwa chembe zilizopangwa (virusi) hadi kwa wanadamu.

Hivi sasa, vitu vingi vya teknolojia ya kibayoteknolojia ni vijiumbe vya milki kuu tatu (zisizo za nyuklia, nyuklia, nyuklia) na falme tano (virusi, bakteria, kuvu, mimea na wanyama). Zaidi ya hayo, milki kuu mbili za kwanza zinajumuisha vijidudu pekee.

Microbes kati ya mimea ni mwani wa microscopic (Mwani), na kati ya wanyama - protozoa microscopic (Protozoa). Miongoni mwa eukaryotes, microbes ni pamoja na fungi na, kwa kutoridhishwa fulani, lichens, ambayo ni vyama vya asili vya symbiotic ya fungi microscopic na microalgae au fungi na cyanobacteria.

Acaryota - isiyo ya nyuklia, Procaruota - prenuclear na Eucaruota - nyuklia (kutoka kwa Kigiriki a - no, pro - to, eu - nzuri, kabisa, caryota - msingi). Ya kwanza ni pamoja na chembe zilizopangwa - virusi na viroids, pili - bakteria, ya tatu - viumbe vingine vyote (fungi, mwani, mimea, wanyama).

Microorganisms huunda idadi kubwa ya metabolites ya sekondari, ambayo nyingi hutumiwa, kwa mfano, antibiotics na marekebisho mengine ya homeostasis katika seli za mamalia.

Probiotics - maandalizi kulingana na biomass ya aina fulani za microorganisms hutumiwa kwa dysbacteriosis kurejesha microflora ya njia ya utumbo. Viumbe vidogo pia vinahitajika katika utengenezaji wa chanjo. Hatimaye, seli za vijiumbe vidogo zinaweza kubadilishwa kwa kutumia mbinu za uhandisi jeni kuwa watayarishaji wa homoni za protini za spishi mahususi kwa binadamu, vipengele vya protini vya kinga isiyo maalum, n.k.

Mimea ya juu ni ya kitamaduni na hadi sasa bado ndio chanzo kikubwa zaidi cha dawa. Wakati wa kutumia mimea kama vitu vya kibaolojia, tahadhari kuu inalenga katika masuala ya kukuza tishu za mimea kwenye vyombo vya habari vya bandia (tamaduni za callus na kusimamishwa) na matarajio mapya ambayo hii inafungua.

2. Vitu vya macrobiological vya asili ya wanyama. Mwanadamu kama wafadhili na kitu cha chanjo. Mamalia, ndege, reptilia, nk.

Katika miaka ya hivi karibuni, kwa sababu ya maendeleo ya teknolojia ya DNA inayojumuisha, umuhimu wa kitu cha kibaolojia kama mtu unaongezeka kwa kasi, ingawa kwa mtazamo wa kwanza hii inaonekana kuwa ya kushangaza.

Walakini, kutoka kwa mtazamo wa teknolojia ya kibaolojia (kwa kutumia bioreactors), mtu alikua kitu cha kibaolojia tu baada ya kugundua uwezekano wa kuunda DNA yake (kwa usahihi zaidi, exons zake) katika seli za vijidudu. Shukrani kwa mbinu hii, uhaba wa malighafi kwa ajili ya kupata aina maalum ya protini za binadamu uliondolewa.

Muhimu katika bioteknolojia ni vitu vya jumla, ambayo ni pamoja na wanyama na ndege mbalimbali. Katika kesi ya uzalishaji wa plasma ya kinga, mtu pia hufanya kama kitu cha chanjo.

Ili kupata chanjo mbalimbali, viungo na tishu, ikiwa ni pamoja na embryonic, ya wanyama mbalimbali na ndege hutumiwa kama vitu vya uenezi wa virusi: Ikumbukwe kwamba neno hilo. "mfadhili" V kwa kesi hii Inaashiria kitu cha kibaolojia ambacho hutoa nyenzo kwa mchakato wa uzalishaji wa dawa bila kuumiza shughuli zake za maisha, na neno hilo. "mfadhili"- kitu cha kibaolojia ambacho mkusanyiko wa nyenzo kwa ajili ya uzalishaji wa bidhaa za dawa hugeuka kuwa haiendani na kuendelea kwa shughuli za maisha.

Kati ya tishu za kiinitete, tishu za embryonic za kuku ndizo zinazotumiwa sana. Ya manufaa hasa ni viinitete vya kuku (kulingana na upatikanaji) wa siku kumi hadi kumi na mbili za umri, zinazotumiwa hasa kwa uzazi wa virusi na uzalishaji wa baadaye wa chanjo ya virusi. Viinitete vya kuku vilianzishwa katika mazoezi ya virusi mnamo 1931 na G. M. Woodruff na E. W. Goodpasture. Mimba kama hiyo pia inapendekezwa kwa utambuzi, utambuzi na uamuzi wa kipimo cha kuambukizwa cha virusi, kwa utengenezaji wa maandalizi ya antijeni yanayotumika katika athari za serological.

Mayai ya kuku yaliyowekwa kwenye 38 ° C ni ovoscoped (mishumaa), vielelezo "vya uwazi" visivyo na mbolea vinakataliwa na mbolea huhifadhiwa, ambayo mishipa ya damu iliyojaa ya membrane ya chorioallantoic na harakati za embryo zinaonekana wazi.

Maambukizi ya kiinitete yanaweza kufanywa kwa mikono au moja kwa moja. Njia ya mwisho hutumiwa katika uzalishaji wa kiasi kikubwa, kwa mfano, chanjo ya mafua. Nyenzo zenye virusi hudungwa kwa kutumia sirinji (betri ya sindano) katika sehemu mbalimbali za kiinitete.

Hatua zote za kufanya kazi na viini vya kuku baada ya ovoscopy hufanyika chini ya hali ya aseptic. Nyenzo za maambukizo zinaweza kuwa kusimamishwa kwa tishu za ubongo zilizokandamizwa (kuhusiana na virusi vya kichaa cha mbwa), ini, wengu, figo (kuhusiana na chlamydia ya psittacosis), nk. uchafuzi, antibiotics sahihi inaweza kutumika , kwa mfano, penicillin na aminoglycoside yoyote, kuhusu 150 IU ya kila 1 ml ya kusimamishwa kwa nyenzo zenye virusi. Ili kukabiliana na maambukizi ya vimelea ya kiinitete, inashauriwa kutumia antibiotics ya polyene (nystatin, amphotericin B) au baadhi ya derivatives ya benzimidazole (kwa mfano, daktarin, nk).

Mara nyingi, kusimamishwa kwa nyenzo za virusi hudungwa ndani ya cavity ya allantoic au, chini ya kawaida, kwenye utando wa chorioallantoic kwa kiasi cha 0.05-0.1 ml, kutoboa ganda lisilo na disinfected (kwa mfano, na ethanoli yenye iodini) kwa kina kilichohesabiwa. Baada ya hayo, shimo limefungwa na mafuta ya taa iliyoyeyuka na viinitete huwekwa kwenye thermostat. joto mojawapo kwa uzazi wa virusi, kwa mfano 36-37.5 ° C. Muda wa incubation inategemea aina na shughuli za virusi. Kawaida, baada ya siku 2-4, mabadiliko katika utando yanaweza kuzingatiwa, ikifuatiwa na kifo cha kiinitete. Viini vilivyoambukizwa vinafuatiliwa mara 1-2 kila siku (ovoscoped, kugeuka kwa njia nyingine). Viinitete vilivyokufa basi huhamishiwa kwenye idara ya ukusanyaji wa nyenzo za virusi. Huko ni disinfected, maji ya allantoic na virusi ni sucked nje na kuhamishiwa vyombo tasa. Uanzishaji wa virusi kwa joto fulani kawaida hufanywa kwa kutumia formaldehyde, phenol au vitu vingine. Kutumia centrifugation ya kasi au chromatography ya mshikamano (tazama), inawezekana kupata chembe za virusi zilizosafishwa sana.

Nyenzo za virusi zilizokusanywa, ambazo zimepitisha udhibiti unaofaa, hukaushwa kwa kufungia. Viashiria vifuatavyo vinaweza kudhibitiwa: utasa, kutokuwa na madhara na shughuli maalum. Kuhusiana na utasa, wanamaanisha kutokuwepo kwa: virusi vya homologous hai katika chanjo iliyouawa, bakteria na kuvu. Usalama na shughuli maalum hutathminiwa kwa wanyama na baada ya hii tu chanjo inaruhusiwa kujaribiwa kwa watu wa kujitolea au wa kujitolea; baada ya utekelezaji wenye mafanikio Baada ya uchunguzi wa kliniki, chanjo inaruhusiwa kutumika katika mazoezi ya matibabu yaliyoenea.

Juu ya viinitete vya kuku, kwa mfano, kuishi chanjo ya mafua. Imekusudiwa kwa utawala wa intranasal (watu zaidi ya miaka 16 na watoto kutoka miaka 3 hadi 15). Chanjo ni maji ya alantoic yaliyokaushwa kutoka kwa viinitete vya kuku vilivyoambukizwa na virusi. Aina ya virusi huchaguliwa kulingana na hali ya epidemiological na utabiri. Kwa hiyo, madawa ya kulevya yanaweza kuzalishwa kwa njia ya monovaccine au divaccine (kwa mfano, ikiwa ni pamoja na virusi A2 na B) katika ampoules na dozi 20 na 8 za chanjo kwa makundi husika ya idadi ya watu. Misa iliyokaushwa katika ampoules kawaida ina rangi ya manjano nyepesi, ambayo inabaki hata baada ya yaliyomo kwenye ampoule kufutwa katika maji ya kuchemsha, yaliyopozwa.

Chanjo za mafua ya moja kwa moja kwa watu wazima na watoto pia huandaliwa kwa utawala wa mdomo. Chanjo kama hizo ni aina maalum za chanjo, uzazi ambao ulitokea ndani ya vifungu 5-15 (sio chini na sio zaidi) kwenye utamaduni wa tishu za figo za viini vya kuku. Wao huzalishwa katika fomu kavu katika chupa. Inapovunjwa katika maji, rangi hubadilika kutoka manjano nyepesi hadi nyekundu.

Chanjo nyingine za virusi zinazozalishwa kwenye viinitete vya kuku ni pamoja na kuzuia mabusha na homa ya manjano.

Tishu zingine za kiinitete ni pamoja na viinitete vya panya au mamalia wengine, na vile vile vijusi vya binadamu vilivyotolewa.

Tishu za kupandikizwa za embryonic zinapatikana baada ya matibabu na trypsin, kwa kuwa kiasi kikubwa cha vitu vya intercellular (ikiwa ni pamoja na asili isiyo ya protini) bado haijaundwa katika tishu hizo. Seli hutenganishwa na, baada ya matibabu muhimu, hupandwa katika vyombo vya habari maalum katika monolayer au katika hali iliyosimamishwa.

Tishu zilizotengwa na wanyama baada ya kuzaliwa zimeainishwa kama kukomaa. Kadiri wanavyokuwa wakubwa, ndivyo inavyokuwa vigumu zaidi kuwalima. Hata hivyo, mara baada ya kukua kwa mafanikio, basi "hupunguza" na sio tofauti sana na seli za kiinitete.

Mbali na polio, prophylaxis maalum na chanjo hai hufanywa kwa surua. Surua huishi chanjo kavu hutengenezwa kutoka kwa aina ya chanjo, uzazi ambao ulifanyika kwenye tamaduni za seli za figo za nguruwe za Guinea au fibroblasts za quail za Kijapani.

3. Vitu vya kibiolojia vya asili ya mimea. Mimea ya mwitu na tamaduni za seli za mimea.

Mimea ina sifa ya: uwezo wa photosynthesize, uwepo wa selulosi, na biosynthesis ya wanga.

Mwani ni chanzo muhimu cha polysaccharides mbalimbali na vitu vingine vya biolojia. Wanazaliana kwa njia ya mimea, bila kujamiiana na kingono. Kama vitu vya kibaolojia, hazitumiwi vya kutosha, ingawa, kwa mfano, kelp inayoitwa mwani hutolewa na tasnia katika nchi mbalimbali. Agar-agar na alginati zilizopatikana kutoka kwa mwani zinajulikana sana.

Seli za mimea ya juu. Mimea ya juu (kuhusu spishi 300,000) imetofautishwa kwa seli nyingi, haswa viumbe vya ardhini. Kati ya tishu zote, pekee za meristematic zina uwezo wa kugawanya na kwa gharama zao tishu nyingine zote huundwa. Hii ni muhimu kwa kupata seli ambazo lazima zijumuishwe katika mchakato wa kibayoteknolojia.

Seli za Meristem ambazo hukaa katika hatua ya embryonic ya ukuaji katika maisha yote ya mmea huitwa awali; zingine polepole hutofautisha na kugeuka kuwa seli za tishu anuwai za kudumu - seli za mwisho.

Kulingana na topolojia katika mmea, meristems imegawanywa katika apical, au apical (lat. arex - kilele), lateral, au lateral (kutoka lat. lateralis - lateral) na kati, au intercalary (kutoka lat. Intercalaris - kati, kuingizwa. .

Totipotency- hii ni mali ya seli za somatic za mimea ili kutambua kikamilifu uwezo wao wa maendeleo hadi kuundwa kwa mmea mzima.

Aina yoyote ya mmea inaweza, chini ya hali zinazofaa, kuzalisha molekuli isiyopangwa ya seli za kugawanya - callus (lat. callus - callus), hasa chini ya ushawishi wa kushawishi wa homoni za mimea. Uzalishaji mkubwa wa calli na urejeshaji zaidi wa risasi unafaa kwa uzalishaji mkubwa wa mmea. Kwa ujumla, callus ni aina kuu ya seli ya mimea iliyopandwa kwenye kati ya virutubisho. Tissue ya Callus kutoka kwa mmea wowote inaweza kupandwa kwa muda mrefu. Katika kesi hii, mimea ya awali (ikiwa ni pamoja na yale ya meristematic) imetofautishwa na ya pekee, lakini inashawishiwa kugawanyika, na kutengeneza callus ya msingi.

Mbali na kukua calli, inawezekana kulima seli za mimea fulani katika tamaduni za kusimamishwa. Protoplasts za seli za mimea pia zinaonekana kuwa vitu muhimu vya kibiolojia. Njia za kuzipata kimsingi ni sawa na njia za kupata protoplasts za bakteria na kuvu. Majaribio yanayofuata ya msingi wa seli nayo yanavutia kutokana na matokeo muhimu yanayoweza kutokea.

4. Vitu vya kibiolojia - microorganisms. Vikundi kuu vya vitu vilivyopatikana vya biolojia.

Vitu vya bioteknolojia ni virusi, bakteria, kuvu - micromycetes na macromycetes, viumbe vya protozoal, seli (tishu) za mimea, wanyama na wanadamu, baadhi ya vitu vya biogenic na kazi sawa (kwa mfano, enzymes, prostaglandins, lectini, asidi nucleic, nk). . Kwa hiyo, vitu vya kibayoteknolojia vinaweza kuwakilishwa na chembe zilizopangwa (virusi), seli (tishu) au metabolites zao (msingi, sekondari). Hata wakati biomolecule inatumiwa kama kitu cha bioteknolojia, biosynthesis yake ya awali hufanywa mara nyingi na seli zinazolingana. Katika suala hili, tunaweza kusema kwamba vitu vya bioteknolojia vinahusiana na microbes au kwa mimea na viumbe vya wanyama. Kwa upande mwingine, mwili unaweza kuwa na sifa ya mfano kama mfumo wa kiuchumi, ngumu, kompakt, kujidhibiti na, kwa hivyo, uzalishaji unaolengwa wa biochemical, kwa kasi na kwa bidii kuendelea na matengenezo bora ya vigezo vyote muhimu. Kutoka kwa ufafanuzi huu inafuata kwamba virusi sio viumbe, lakini kwa mujibu wa maudhui ya molekuli ya urithi, kubadilika, kutofautiana na baadhi ya mali nyingine ni ya wawakilishi wa asili hai.

Seli za kuvu, mwani, mimea na wanyama zina kiini halisi, kilichotengwa kutoka kwa saitoplazimu, na kwa hivyo zimeainishwa kama yukariyoti.

5. Vitu vya kibiolojia - macromolecules na shughuli za enzymatic. Tumia katika michakato ya kibayolojia.

KATIKA Hivi majuzi kikundi cha maandalizi ya enzyme kimepata mwelekeo mpya wa maombi - hii ni enzymology ya uhandisi, ambayo ni tawi la bioteknolojia ambapo kitu cha kibiolojia ni enzyme.

Organotherapy, i.e. matibabu na viungo na maandalizi kutoka kwa viungo, tishu na usiri wa wanyama, kwa muda mrefu walipumzika juu ya empiricism ya kina na mawazo yanayopingana, kuchukua nafasi maarufu katika dawa ya nyakati zote na watu. Ni katika nusu ya pili tu ya karne ya 19, kama matokeo ya mafanikio yaliyopatikana na kemia ya kibaolojia na ya kikaboni na maendeleo ya fiziolojia ya majaribio, ambapo organotherapy ilitegemea kisayansi. Hii inahusishwa na jina la mwanafiziolojia wa Kifaransa Brown-Séquard. Uangalifu hasa ulitolewa kwa kazi ya Brown-Séquard inayohusishwa na kuanzishwa kwa dondoo katika mwili wa binadamu kutoka kwa korodani za fahali, ambazo zilikuwa na ushawishi chanya juu ya utendaji na ustawi.

Dawa rasmi za kwanza (GF VII) zilikuwa adrenaline, insulini, pituitrin, pepsin na pancreatin. Baadaye, kama matokeo ya utafiti wa kina uliofanywa na wataalam wa endocrinologists wa Soviet na wafamasia, iliwezekana kupanua anuwai ya maandalizi rasmi na isiyo rasmi ya chombo.

Walakini, baadhi ya asidi ya amino hupatikana kwa usanisi wa kemikali, kwa mfano, glycine, na D-, L-methionine, D-isomer ambayo ni ya sumu ya chini, kwa hivyo maandalizi ya matibabu kulingana na methionine yana D- na L- fomu, ingawa dawa hutumiwa katika dawa nje ya nchi iliyo na aina ya L ya methionine tu. Huko, mchanganyiko wa racemic wa methionine hutenganishwa na ubadilishaji wa bioconversion ya D-fomu katika fomu ya L chini ya ushawishi wa enzymes maalum ya seli hai za microorganisms.

Maandalizi ya kimeng'enya yasiyohamishika yana faida kadhaa muhimu yanapotumiwa kwa madhumuni yaliyotumika ikilinganishwa na vitangulizi vya asili. Kwanza, kichocheo cha tofauti ni rahisi kutenganisha kutoka kwa njia ya majibu, ambayo inafanya uwezekano wa: a) kusimamisha majibu kwa wakati unaofaa; b) tumia tena kichocheo; c) pata bidhaa ambayo haijachafuliwa na kimeng'enya. Mwisho ni muhimu hasa katika idadi ya viwanda vya chakula na dawa.

Pili, matumizi ya vichocheo tofauti huruhusu mchakato wa enzymatic ufanyike mfululizo, kwa mfano katika safu za mtiririko, na kiwango cha mmenyuko wa catalyzed, pamoja na mavuno ya bidhaa, kudhibitiwa kwa kubadilisha kiwango cha mtiririko.

Tatu, uhamishaji au urekebishaji wa kimeng'enya huchangia mabadiliko yaliyolengwa katika mali ya kichocheo, pamoja na utaalam wake (haswa kuhusiana na substrates za macromolecular), utegemezi wa shughuli za kichocheo kwenye pH, muundo wa ionic na vigezo vingine vya mazingira na, muhimu sana. , utulivu wake kwa heshima na aina mbalimbali za mvuto wa denaturing. Kumbuka kwamba mchango mkubwa katika maendeleo kanuni za jumla utulivu wa enzymes ulifanyika na watafiti wa Soviet.

Nne, immobilization ya enzymes hufanya iwezekanavyo kudhibiti shughuli zao za kichocheo kwa kubadilisha mali ya carrier chini ya ushawishi wa mambo fulani ya kimwili, kama vile mwanga au sauti. Kwa msingi huu, sensorer za mitambo na za sauti, amplifiers ya ishara dhaifu na michakato ya picha isiyo na fedha huundwa.

Kama matokeo ya kuanzishwa kwa darasa jipya la vichocheo vya bioorganic - enzymes zisizohamishika, njia mpya za maendeleo zisizoweza kufikiwa zimefunguliwa kwa enzymology iliyotumika. Kuorodhesha tu maeneo ambayo vimeng'enya visivyohamishika hutumiwa kunaweza kuchukua nafasi nyingi.

6. Maelekezo ya kuboresha vitu vya kibiolojia kwa njia za uteuzi na mutagenesis. Mutajeni. Uainishaji. Tabia. Utaratibu wa hatua yao.

Kwamba mabadiliko ni chanzo kikuu cha kutofautiana kwa viumbe, na kujenga msingi wa mageuzi. Walakini, katika nusu ya pili ya karne ya 19. Chanzo kingine cha kutofautisha kiligunduliwa kwa vijidudu - uhamishaji wa jeni za kigeni - aina ya "uhandisi wa maumbile ya maumbile".

Kwa muda mrefu, dhana ya mabadiliko ilihusishwa tu na chromosomes katika prokaryotes na chromosomes (nucleus) katika eukaryotes. Hivi sasa, pamoja na mabadiliko ya chromosomal, dhana ya mabadiliko ya cytoplasmic pia imeonekana (plasmid - katika prokaryotes, mitochondrial na plasmid - katika eukaryotes).

Mabadiliko yanaweza kusababishwa na upangaji upya wa nakala (mabadiliko ya nambari na mpangilio wa jeni ndani yake) na mabadiliko ndani ya jeni ya mtu binafsi.

Kuhusiana na vitu vyovyote vya kibaolojia, lakini haswa mara nyingi katika kesi ya vijidudu, kinachojulikana kama mabadiliko ya hiari hugunduliwa, ambayo hupatikana katika idadi ya seli bila ushawishi maalum juu yake.

Kulingana na ukali wa karibu tabia yoyote, seli katika idadi ya viumbe vidogo huunda mfululizo wa tofauti. Seli nyingi zina usemi wa wastani wa sifa. Kupotoka "+" na "-" kutoka kwa thamani ya wastani sio kawaida kwa idadi ya watu, kupotoka zaidi kwa mwelekeo wowote (Mchoro I). Njia ya awali, rahisi zaidi ya kuboresha kitu cha kibaolojia ilikuwa kuchagua mikengeuko "+" (ikizingatiwa kuwa mikengeuko hii inalingana na masilahi ya uzalishaji). Katika clone mpya (uzao wa seli moja; kwenye kati - koloni), iliyopatikana kutoka kwa seli iliyo na kupotoka kwa "+", uteuzi ulifanyika tena kulingana na kanuni hiyo hiyo. Hata hivyo, utaratibu huu, unaporudiwa mara kadhaa, haraka hupoteza ufanisi wake, yaani, kupotoka "+" huwa chini na chini kwa ukubwa katika clones mpya.

Mutagenesis hufanyika wakati kitu cha kibaolojia kinatibiwa na mutajeni za kimwili au za kemikali. Katika kesi ya kwanza, kama sheria, hizi ni ultraviolet, gamma, na x-rays; katika pili - nitrosomethylurea, nitrosoguanidine, rangi ya akridine, baadhi ya vitu vya asili (kwa mfano, kutoka kwa antibiotics ya DNA-tropiki kutokana na sumu yao kwa magonjwa ya kuambukiza ambayo hayatumiki katika mazoezi ya kliniki). Utaratibu wa shughuli za mutajeni za mwili na kemikali zinahusishwa na athari yao ya moja kwa moja kwenye DNA (haswa kwenye misingi ya nitrojeni ya DNA, ambayo inaonyeshwa kwa kuunganisha msalaba, dimerization, alkylation ya mwisho, kuingiliana kati yao).

Inaeleweka, bila shaka, kwamba uharibifu hauongoi kifo. Kwa hiyo, baada ya kutibu kitu cha kibiolojia na mutagens (kimwili au kemikali), athari zao kwenye DNA husababisha mabadiliko ya mara kwa mara ya urithi tayari katika kiwango cha phenotype (baadhi ya mali zake). Kazi inayofuata ni kuchagua na kutathmini mabadiliko ambayo mwanabiolojia anahitaji. Ili kuwatambua, tamaduni iliyotibiwa hupandwa kwenye vyombo vya habari vikali vya virutubishi vya nyimbo tofauti, baada ya kuipunguza hapo awali kwa njia ambayo hakuna ukuaji unaoendelea kwenye kati imara, lakini makoloni tofauti huundwa, hutengenezwa wakati wa uzazi wa seli za kibinafsi. Kisha kila koloni ni subcultured na utamaduni kusababisha (clone) ni checked kwa sifa fulani kwa kulinganisha na moja ya awali. Sehemu hii ya uteuzi wa kazi kwa ujumla ni ya nguvu kazi nyingi, ingawa mbinu za kuongeza ufanisi wake zinaendelea kuboreshwa.

Kwa hivyo, kwa kubadilisha utungaji wa vyombo vya habari vya virutubisho imara ambavyo makoloni hukua, mtu anaweza kupata mara moja taarifa za awali kuhusu mali ya seli za koloni hii kwa kulinganisha na seli za utamaduni wa awali. Kwa clones za mbegu na sifa tofauti za kimetaboliki, kinachojulikana "njia ya vidole", iliyotengenezwa na J. Lederberg na E. Lederberg, hutumiwa. Idadi ya seli za vijidudu huzalishwa ili takriban makoloni mia moja hukua kwenye sahani ya Petri na kati ya virutubishi na hutenganishwa wazi. Velvet imewekwa kwenye silinda ya chuma yenye kipenyo karibu na kipenyo cha sahani ya Petri; kila kitu kisha sterilized, hivyo kujenga "velvet chini ya kuzaa" ya silinda. Ifuatayo, weka chini hii kwenye uso wa kati kwenye kikombe na makoloni yaliyopandwa juu yake. Katika kesi hii, makoloni yanaonekana "kuweka alama" kwenye velvet. Kisha velvet hii hutumiwa kwenye uso wa vyombo vya habari vya nyimbo tofauti. Kwa njia hii, inawezekana kuanzisha: ni yapi ya makoloni katika sahani ya awali (kwenye velvet, eneo la makoloni linaonyesha eneo lao juu ya uso wa kati imara katika sahani ya awali) inafanana, kwa mfano, kwa mutant. kuhitaji vitamini maalum au asidi maalum ya amino; au ni koloni gani inayojumuisha seli zinazobadilika zenye uwezo wa kutoa kimeng'enya ambacho huoksidisha substrate maalum; au ni koloni gani inayojumuisha seli ambazo zimekuwa sugu kwa antibiotiki fulani, nk.

Kwanza kabisa, mwanabiolojia anavutiwa na mazao yanayobadilika ambayo yana uwezo mkubwa wa kuunda bidhaa inayolengwa. Mtayarishaji wa dutu inayolengwa, inayoahidi zaidi kwa maneno ya vitendo, inaweza kutibiwa mara kwa mara na mutajeni tofauti. Aina mpya za mutant zilizopatikana katika maabara za kisayansi nchi mbalimbali ulimwengu, hutumika kama kitu cha kubadilishana katika ushirikiano wa ubunifu, mauzo ya leseni, nk.

Uwezo wa mutagenesis (pamoja na uteuzi unaofuata) ni kutokana na utegemezi wa biosynthesis ya bidhaa inayolengwa kwenye michakato mingi ya kimetaboliki katika mwili wa mtayarishaji. Kwa mfano, kuongezeka kwa shughuli za kiumbe kinachounda bidhaa inayolengwa kunaweza kutarajiwa ikiwa mabadiliko yatasababisha kurudia (kuongezeka maradufu) au ukuzaji (kuzidisha) kwa jeni za miundo zilizojumuishwa kwenye mfumo wa kusanisi bidhaa inayolengwa. Shughuli zaidi inaweza kuongezeka ikiwa, kwa sababu ya aina anuwai za mabadiliko, kazi za jeni za kukandamiza ambazo zinadhibiti usanisi wa bidhaa inayolengwa zitakandamizwa. Njia nzuri sana ya kuongeza uundaji wa bidhaa inayolengwa ni kuvuruga mfumo wa kuzuia tena. Inawezekana pia kuongeza shughuli za mtayarishaji kwa kubadilisha (kutokana na mabadiliko) mfumo wa usafiri wa watangulizi wa bidhaa inayolengwa kwenye seli. Hatimaye, wakati mwingine bidhaa inayolengwa, na ongezeko kubwa la uundaji wake, huathiri vibaya uwezekano wa mtayarishaji wake mwenyewe (kinachojulikana kama athari ya kujiua). Kuongeza upinzani wa mtayarishaji kwa dutu inayozalisha mara nyingi ni muhimu kupata, kwa mfano, superproducers ya antibiotics.

Mbali na kurudia na kukuza jeni za miundo, mabadiliko yanaweza kuwa ya asili ya kufuta - "kufuta", i.e. "hasara" ya sehemu ya nyenzo za urithi. Mabadiliko yanaweza kusababishwa na ubadilishaji (kuingizwa kwa sehemu ya kromosomu katika eneo jipya) au ubadilishaji (mabadiliko ya mpangilio wa jeni kwenye kromosomu). Katika kesi hiyo, genome ya viumbe vya mutant hubadilika, na kusababisha katika baadhi ya matukio kupoteza sifa fulani na mutant, na kwa wengine kwa kuibuka kwa sifa mpya. Jeni katika maeneo mapya ziko chini ya udhibiti wa mifumo mingine ya udhibiti. Kwa kuongezea, protini mseto zisizo za kawaida kwa kiumbe asilia zinaweza kuonekana katika seli zinazobadilika kutokana na ukweli kwamba minyororo ya polinukleotidi ya jeni mbili (au zaidi) za miundo ambazo hapo awali zilikuwa mbali kutoka kwa zingine ziko chini ya udhibiti wa kikuzaji kimoja.

Kinachojulikana mabadiliko ya "hatua" pia yanaweza kuwa na umuhimu mkubwa kwa uzalishaji wa kibayoteknolojia. Katika kesi hii, mabadiliko hutokea ndani ya jeni moja tu. Kwa mfano, kupoteza au kuingizwa kwa besi moja au zaidi Mabadiliko ya "point" ni pamoja na ubadilishaji (wakati purine inabadilishwa na pyrimidine) na mpito (purini moja inabadilishwa na purine nyingine au pyrimidine moja na pyrimidine nyingine). Uingizwaji katika jozi moja ya nyukleotidi (badala ndogo) wakati wa uhamishaji wa kanuni za maumbile katika hatua ya kutafsiri husababisha kuonekana kwa asidi ya amino katika protini iliyosimbwa badala ya nyingine. Hii inaweza kubadilisha sana muundo wa protini fulani na, ipasavyo, shughuli zake za utendaji, haswa katika kesi ya uingizwaji wa mabaki ya asidi ya amino katika kituo kinachofanya kazi au allosteric.

Mojawapo ya mifano bora zaidi ya ufanisi wa mutagenesis ikifuatiwa na uteuzi kulingana na kuongeza uundaji wa bidhaa inayolengwa ni historia ya uundaji wa wazalishaji wakuu wa kisasa wa penicillin. Kufanya kazi na vitu vya awali vya kibaolojia - matatizo (shida ni utamaduni wa clonal, homogeneity ambayo ishara fulani ikiungwa mkono na uteuzi) wa kuvu ya Penicillium chrysogenum iliyotengwa na vyanzo vya asili, imefanywa tangu miaka ya 1940. kwa miongo kadhaa katika maabara nyingi. Hapo awali, mafanikio fulani yalipatikana katika kuchagua chembe za urithi zilizotokana na mabadiliko ya asili. Kisha wakaendelea na kushawishi mabadiliko na mutajeni za kimwili na kemikali. Kama matokeo ya mfululizo wa mabadiliko yaliyofaulu na uteuzi wa hatua kwa hatua wa vinasaba vinavyozidi kuzaa, shughuli ya aina ya Penicillium chrysogenum inayotumiwa katika tasnia ya nchi ambazo penicillin inazalishwa sasa iko juu mara elfu 100 kuliko ile ya aina ya asili iliyogunduliwa na A. Fleming. , ambapo historia ya ugunduzi wa penicillin ilianza.

Matatizo ya viwandani (kuhusiana na uzalishaji wa kibayolojia) na tija kubwa kama hii (hii inatumika sio tu kwa penicillin, lakini pia kwa bidhaa zingine zinazolengwa) sio thabiti sana kwa sababu ya ukweli kwamba mabadiliko mengi ya bandia katika genome ya seli za shida yenyewe. hawana athari chanya juu ya uwezekano wa seli hizi kuwa. Kwa hiyo, aina za mutant zinahitaji ufuatiliaji wa mara kwa mara wakati wa kuhifadhi: idadi ya seli imewekwa kwenye kati imara na tamaduni zilizopatikana kutoka kwa makoloni ya mtu binafsi hujaribiwa kwa tija. Katika kesi hii, kurudi nyuma - tamaduni zilizo na shughuli zilizopunguzwa - hutupwa. Urejeshaji hufafanuliwa na mabadiliko ya kugeuza yaliyojitokeza yanayoongoza kwa urejeshaji wa sehemu ya jenomu (kipande mahususi cha DNA) kwa hali yake ya asili. Mifumo maalum ya ukarabati wa enzyme inahusika katika kurudi kwa kawaida - katika utaratibu wa mageuzi wa kudumisha uthabiti wa aina.

Uboreshaji wa vitu vya kibiolojia kuhusiana na uzalishaji sio tu kuongeza tija yao. Ingawa mwelekeo huu bila shaka ndio kuu, hauwezi kuwa pekee: operesheni iliyofanikiwa ya uzalishaji wa kibayoteknolojia imedhamiriwa na mambo mengi. Kwa mtazamo wa kiuchumi, ni muhimu sana kupata mutants zenye uwezo wa kutumia vyombo vya habari vya virutubishi vya bei nafuu na haba. Ikiwa kwa ajili ya kazi katika maabara ya utafiti vyombo vya habari vya gharama kubwa haziunda matatizo yoyote ya kifedha, basi kwa uzalishaji wa kiasi kikubwa, kupunguza gharama zao (ingawa bila kuongeza kiwango cha shughuli za mtayarishaji) ni muhimu sana.

Mfano mwingine: katika kesi ya vitu vingine vya kibaolojia, kioevu cha kitamaduni baada ya mwisho wa fermentation kina sifa za kiteknolojia zisizofaa za rheological. Kwa hiyo, katika duka kwa ajili ya kutenganisha na kusafisha bidhaa inayolengwa, kufanya kazi na kioevu cha kitamaduni cha mnato wa juu, hukutana na shida wakati wa kutumia watenganishaji, vyombo vya habari vya chujio, nk. Mabadiliko ambayo yanabadilisha ipasavyo kimetaboliki ya kitu cha kibaolojia kwa kiasi kikubwa huondoa matatizo haya.

Uzalishaji wa vitu vya kibaolojia sugu ni muhimu sana katika suala la kuhakikisha kuegemea kwa uzalishaji. Kuzingatia hali ya aseptic wakati wa kuchacha kunahusu uzuiaji wa seli na spora za bakteria za kigeni na nyuzi (katika hali nadra zaidi, mwani na protozoa) zisiingie kwenye nyenzo za mbegu (pamoja na vifaa vya kuchachusha). Ni vigumu sana kuzuia fagio kuingia kwenye fermenter pamoja na hewa iliyochakatwa ambayo husafishwa kwa kuchujwa. Sio bahati mbaya kwamba virusi viliitwa "vichujio" katika miaka ya kwanza baada ya ugunduzi wao. Kwa hiyo, njia kuu ya kupambana na bacteriophages, actinophages na phages ambayo huambukiza fungi ni kupata aina za mutant za vitu vya kibiolojia ambazo zinakabiliwa nao.

Bila kugusa matukio maalum ya kufanya kazi na vitu vya kibaiolojia-pathogens, inapaswa kusisitizwa kwamba wakati mwingine kazi ya kuboresha vitu vya kibiolojia hutoka kwa mahitaji ya usafi wa viwanda. Kwa mfano, mtayarishaji wa mojawapo ya viuavijasumu muhimu vya betalactam vilivyotengwa na chanzo asilia kiasi kikubwa sumu vitu tete na harufu mbaya ya mboga kuoza.

Mabadiliko yanayosababisha kuondolewa kwa vimeng'enya vya usimbaji wa jeni vinavyohusika katika usanisi wa dutu hizi tete katika kesi hii yamepata umuhimu wa vitendo kwa ajili ya uzalishaji.

Kutoka kwa yote hapo juu inafuata kwamba kitu cha kisasa cha kibaolojia kinachotumiwa katika tasnia ya kibaolojia ni mzalishaji bora, tofauti na aina ya asili ya asili sio moja, lakini, kama sheria, katika viashiria kadhaa. Kuhifadhi aina zinazozalisha zaidi huleta shida kubwa ya kujitegemea. Kwa mbinu zote za uhifadhi, lazima zipaliliwe upya mara kwa mara na kuangaliwa kwa tija na kwa sifa nyingine muhimu kwa uzalishaji.

Katika kesi ya kutumia mimea na wanyama wa juu kama vitu vya kibaolojia kwa ajili ya uzalishaji wa madawa, uwezekano wa kutumia mutagenesis na uteuzi kwa uboreshaji wao ni mdogo. Walakini, kimsingi, mutagenesis na uteuzi haujatengwa hapa. Hii inatumika hasa kwa mimea inayounda metabolites ya sekondari ambayo hutumiwa kama vitu vya dawa.

7. Maelekezo ya kuunda vitu vipya vya kibiolojia kwa kutumia mbinu za uhandisi wa maumbile. Viwango vya msingi vya uhandisi wa maumbile. Tabia.

Kwa kutumia mbinu za uhandisi wa jeni, inawezekana kujenga kulingana na mpango maalum aina mpya za viumbe vidogo vinavyoweza kuunganisha aina mbalimbali za bidhaa, ikiwa ni pamoja na bidhaa za asili ya wanyama na mimea. tija ya microorganisms, uwezo wao wa kutumia aina mbalimbali za malighafi. Uwezekano wa usanisi wa kibiolojia wa protini za binadamu hufungua matarajio mapana ya teknolojia ya kibaolojia: somatostatin, interferon, insulini, na homoni ya ukuaji hupatikana kwa njia hii.

Matatizo kuu juu ya njia ya kuunda microorganisms mpya-wazalishaji huja kwa zifuatazo.

1. Bidhaa za jeni za asili ya mimea, wanyama na wanadamu huingia katika mazingira ya intracellular ambayo ni ya kigeni kwao, ambapo huharibiwa na proteases za microbial. Peptidi fupi kama vile somatostatin hutiwa hidrolisisi haraka sana, ndani ya dakika chache. Mkakati wa kulinda protini zilizoundwa kijenetiki katika seli ya vijidudu unakuja kwa: a) matumizi ya vizuizi vya protease; Kwa hivyo, mavuno ya interferon ya binadamu yaliongezeka mara 4 wakati kipande cha DNA cha fagio T4 na jeni kiliingizwa kwenye plasmid iliyobeba jeni la interferon. pini, kuwajibika kwa awali ya kizuizi cha protease; b) kupata peptidi ya kupendeza kama sehemu ya molekuli ya protini ya mseto, kwa kusudi hili, jeni ya peptidi imeunganishwa na jeni asili ya kiumbe anayepokea; jeni la protini A hutumiwa mara nyingi Staphylococcus aureus c) kukuza (kuongezeka kwa idadi ya nakala) ya jeni; marudio mengi ya jeni ya proinsulin ya binadamu kama sehemu ya plasmid ilisababisha usanisi katika seli. E. koli multimer ya protini hii, ambayo iligeuka kuwa thabiti zaidi kwa hatua ya proteni za ndani kuliko proinsulin ya monomeric. Tatizo la kuleta utulivu wa protini za kigeni katika seli bado halijasomwa vya kutosha (V.I. Tanyashin, 1985).

2. Mara nyingi, bidhaa ya jeni iliyopandikizwa haijatolewa kwenye kati ya utamaduni na hujilimbikiza ndani ya seli, ambayo inachanganya kwa kiasi kikubwa kutengwa kwake. Kwa hivyo, njia iliyokubalika ya kutengeneza insulini kwa kutumia E. koli inahusisha uharibifu wa seli na utakaso unaofuata wa insulini. Katika suala hili, umuhimu mkubwa unahusishwa na upandikizaji wa jeni zinazohusika na utoaji wa protini kutoka kwa seli. Kuna habari kuhusu mbinu mpya ya usanisi wa kijenetiki wa insulini, ambayo hutolewa kwa njia ya kitamaduni (M. Sun, 1983).

Uelekezaji upya wa wanabiolojia kutoka kwa kitu wanachopenda zaidi cha uhandisi wa maumbile pia ni sawa E. koli kwa vitu vingine vya kibaolojia. E. koli huondoa protini chache. Kwa kuongeza, ukuta wa seli ya bakteria hii ina dutu yenye sumu inayoitwa endocotin, ambayo lazima itenganishwe kwa makini na bidhaa zinazotumiwa kwa madhumuni ya pharmacological. Bakteria ya gramu-chanya (wawakilishi wa genera Bacillus, Staphylococcus, Streptomyces). Hasa Bas. subtilis hutoa zaidi ya protini 50 tofauti katika njia ya utamaduni (S. Vard, 1984). Hizi ni pamoja na enzymes, dawa za kuua wadudu na antibiotics. Viumbe vya yukariyoti pia vinaahidi. Zina faida kadhaa, haswa, interferon ya chachu hutengenezwa kwa fomu ya glycolyzed, kama protini asili ya binadamu (tofauti na interferon iliyounganishwa katika seli. E. coti).

3. Sifa nyingi za urithi zimesimbwa na jeni kadhaa, na ukuzaji wa uhandisi wa kijeni lazima ujumuishe hatua za upandikizaji mfululizo wa kila jeni. Mfano wa mradi wa multigene unaotekelezwa ni uundaji wa shida Pseudomonas sp., yenye uwezo wa kutumia mafuta yasiyosafishwa. Kwa msaada wa plasmidi, aina hiyo ilirutubishwa mfululizo na jeni za vimeng'enya ambavyo huvunja octane, camphor, zilini, na naphthalene (V. G. Debabov, 1982). Katika baadhi ya matukio, sio mlolongo, lakini upandikizaji wa wakati huo huo wa vitalu vyote vya jeni kwa kutumia plasmid moja inawezekana. Kama sehemu ya plasmid moja, operon ya nif inaweza kuhamishiwa kwenye seli ya mpokeaji Klebsiella pneumonia kuwajibika kwa urekebishaji wa nitrojeni. Uwezo wa mwili kurekebisha nitrojeni imedhamiriwa na kuwepo kwa angalau jeni 17 tofauti zinazohusika na vipengele vya miundo ya tata ya nitrojeni na udhibiti wa usanisi wao.

Uhandisi wa maumbile wa mimea unafanywa katika viwango vya viumbe, tishu na seli. Uwezekano ulioonyeshwa, ingawa kwa spishi chache (nyanya, tumbaku, alfalfa), wa kuzaliwa upya kwa kiumbe kizima kutoka kwa seli moja umeongeza shauku ya uhandisi wa maumbile ya mmea. Walakini, hapa, pamoja na zile za kiufundi tu, inahitajika kutatua shida zinazohusiana na ukiukaji wa muundo wa genome (mabadiliko ya ploidy, upangaji upya wa chromosomal) ya seli za mmea zilizopandwa. Mfano wa mradi wa uhandisi wa kijeni uliotekelezwa ni usanisi wa phaseolin, protini ya kuhifadhi maharagwe, katika mimea ya tumbaku iliyozalishwa upya. Uhamishaji wa jeni inayohusika na usanisi wa phaseolin ulifanyika kwa kutumia plasmid ya Ti kama vekta. Kwa kutumia Ti plasmid, jeni la ukinzani dhidi ya antibiotiki neomycin pia ilipandikizwa kwenye mimea ya tumbaku, na kwa kutumia virusi vya CMV, jeni ya upinzani dhidi ya methotrexate ya dihydrofolate reductase inhibitor ilipandikizwa kwenye mimea ya turnip.

Uhandisi wa maumbile ya mimea ni pamoja na udanganyifu sio tu na genome ya nyuklia ya seli, lakini pia na genome ya kloroplast na mitochondria. Ni katika genome ya kloroplast ambayo inashauriwa zaidi kuanzisha jeni la kurekebisha nitrojeni ili kuondokana na haja ya mimea kwa mbolea za nitrojeni. Plasmidi mbili (S-1 na S-2) zilipatikana kwenye mitochondria ya mahindi, na kusababisha utasa wa kiume wa cytoplasmic. Iwapo wafugaji wa mimea wanahitaji "kukataza" mahindi yasichavushe yenyewe na kuruhusu uchavushaji mtambuka tu, wanaweza wasijisumbue kuondoa stameni wao wenyewe ikiwa watachagua mimea isiyozaa dume kwa cytoplasmically kwa ajili ya kurutubisha. Mimea hiyo inaweza kuendelezwa kwa njia ya uteuzi wa muda mrefu, lakini uhandisi wa maumbile hutoa njia ya haraka na inayolengwa zaidi - kuanzishwa kwa moja kwa moja kwa plasmids kwenye mitochondria ya seli za mahindi. Maendeleo katika uwanja wa uhandisi wa maumbile ya mimea lazima pia ni pamoja na urekebishaji wa maumbile ya symbionts ya mimea - bakteria ya nodule ya jenasi. Rhizobium. Inatakiwa kuanzisha ndani ya seli za bakteria hizi kwa kutumia plasmids hup(kuchukua hidrojeni) - jeni ambalo kwa kawaida lipo tu katika aina fulani za R. japonicum Na R. leguminosarum. Nir-gen huamua unyonyaji na utumiaji wa gesi ya hidrojeni iliyotolewa wakati wa utendakazi wa kimeng'enya cha kurekebisha nitrojeni cha bakteria ya vinundu. Urejelezaji wa hidrojeni huepuka upotezaji wa kisawazishaji cha kupunguza wakati wa urekebishaji wa nitrojeni katika vinundu. mimea ya kunde na kuongeza kwa kiasi kikubwa uzalishaji wa mimea hii.

Matumizi ya mbinu za uhandisi jeni kuboresha mifugo ya wanyama wa shambani bado ni lengo la mbali. Tunazungumza juu ya kuongeza ufanisi wa matumizi ya malisho, kuongeza rutuba, mavuno ya maziwa na mayai, upinzani wa wanyama dhidi ya magonjwa, kuongeza kasi ya ukuaji wao, na kuboresha ubora wa nyama. Hata hivyo, maumbile ya sifa hizi zote katika wanyama wa shamba bado haijafafanuliwa, ambayo inazuia majaribio ya uharibifu wa maumbile katika eneo hili.

8. Uhandisi wa seli na matumizi yake katika kuundwa kwa microorganisms na seli za mimea. Njia ya fusion ya Protoplast.

Uhandisi wa seli ni mojawapo ya maeneo muhimu zaidi katika teknolojia ya kibayoteknolojia. Inategemea matumizi ya kitu kipya cha kimsingi - utamaduni wa pekee wa seli au tishu za viumbe vya yukariyoti, na pia juu ya totipotency - mali ya pekee ya seli za mimea. Matumizi ya kitu hiki yamefunua uwezekano mkubwa katika kutatua matatizo ya kimataifa ya kinadharia na vitendo. Katika uwanja wa sayansi ya kimsingi, imewezekana kusoma shida ngumu kama vile mwingiliano wa seli kwenye tishu, utofautishaji wa seli, morphogenesis, utekelezaji wa totipotency ya seli, mifumo ya kuonekana kwa seli za saratani, n.k. Wakati wa kutatua shida za vitendo, umakini mkubwa hulipwa kwa maswala ya uteuzi, kupata idadi kubwa ya asili ya mmea wa metabolites zenye thamani ya kibiolojia, haswa dawa za bei rahisi, na vile vile kilimo cha mimea yenye afya isiyo na virusi, uenezi wao wa clonal, nk.

Mnamo 1955, baada ya ugunduzi wa F. Skoog na S. Miller wa darasa jipya la phytohormones - cytokinins - ikawa kwamba wakati wanafanya pamoja na darasa lingine la phytohormones - auxins - iliwezekana kuchochea mgawanyiko wa seli, kudumisha ukuaji. ya tishu za callus, na kushawishi mofojenesisi chini ya hali zinazodhibitiwa.

Mnamo 1959, njia ya kukuza idadi kubwa ya kusimamishwa kwa seli ilipendekezwa. Tukio muhimu ilikuwa maendeleo na E. Cocking (Chuo Kikuu cha Nottingham, Uingereza) katika 1960 ya mbinu ya kupata protoplasts pekee. Hii ilitumika kama msukumo wa utengenezaji wa mahuluti ya somatic, kuanzishwa kwa RNA ya virusi, organelles za seli, na seli za prokaryotic kwenye protoplasts. Wakati huo huo, J. Morel na R. G. Butenko walipendekeza njia ya micropropagation ya clonal, ambayo mara moja ilipata matumizi makubwa ya vitendo. Maendeleo muhimu sana katika maendeleo ya teknolojia ya kukuza tishu na seli zilizotengwa imekuwa kilimo cha seli moja kwa kutumia tishu za "nanny". Njia hii ilitengenezwa nchini Urusi mnamo 1969 katika Taasisi ya Fizikia ya Mimea iliyopewa jina lake. K. A. Timiryazev RAS chini ya uongozi wa R. G. Butenko. Katika miongo ya hivi karibuni, maendeleo ya haraka katika teknolojia ya uhandisi wa seli yameendelea, na kuifanya iwezekanavyo kuwezesha kazi ya kuzaliana kwa kiasi kikubwa. Maendeleo makubwa yamepatikana katika maendeleo ya mbinu za kuzalisha mimea ya transgenic, teknolojia za kutumia tishu zilizotengwa na seli za mimea ya mimea, na kilimo cha tishu za mimea ya miti imeanza.

Neno "protoplasts pekee" lilipendekezwa kwanza na D. Hanstein mwaka wa 1880. Protoplast katika seli nzima inaweza kuzingatiwa wakati wa plasmolysis. Protoplast iliyotengwa ni yaliyomo kwenye seli ya mmea iliyozungukwa na plasmalemma. Uundaji huu hauna ukuta wa selulosi. Protoplasti zilizotengwa ni mojawapo ya vitu vya thamani zaidi katika teknolojia ya kibayoteknolojia. Wanafanya iwezekanavyo kujifunza mali mbalimbali za utando, pamoja na usafiri wa vitu kupitia plasmalemma. Faida yao kuu ni kwamba ni rahisi sana kuanzisha habari za maumbile kutoka kwa organelles na seli za mimea mingine, viumbe vya prokaryotic na seli za wanyama kwenye protoplasts zilizotengwa. E. Cocking iligundua kuwa protoplast iliyotengwa, kwa shukrani kwa utaratibu wa pinocytosis, ina uwezo wa kunyonya kutoka kwa mazingira sio tu vitu vya chini vya uzito wa Masi, lakini pia molekuli kubwa, chembe (virusi) na hata organelles pekee.

Ya umuhimu mkubwa katika uundaji wa aina mpya za mmea kwa kusoma mwingiliano wa genome ya nyuklia na genome za organelle ni uwezo wa protoplasts zilizotengwa kuunganisha, kutengeneza seli za mseto. Kwa njia hii, inawezekana kupata mahuluti kutoka kwa mimea yenye viwango tofauti vya umbali wa taxonomic, lakini kwa sifa muhimu za kiuchumi.

Protoplasts zilitengwa kwa mara ya kwanza na J. Klerner mnamo 1892 wakati wa kusoma plasmolysis katika seli za majani za telores. (Stratiotes aloides) wakati uharibifu wa mitambo vitambaa. Kwa hiyo, njia hii inaitwa mitambo. Inakuruhusu kuangazia pekee idadi kubwa ya protoplasts (uzalishaji hauwezekani kutoka kwa aina zote za tishu); njia yenyewe ni ndefu na inahitaji nguvu kazi. Njia ya kisasa ya kutenganisha protoplasts inahusisha kuondoa ukuta wa seli kwa kutumia matumizi ya hatua kwa hatua ya enzymes ili kuiharibu: cellulases, hemicellulases, pectinase. Njia hii inaitwa enzymatic.

Kutengwa kwa kwanza kwa mafanikio ya protoplasts kutoka kwa seli za mimea ya juu kwa kutumia njia hii ilifanywa na E. Cocking mwaka wa 1960. Ikilinganishwa na njia ya enzymatic ya mitambo, ina idadi ya faida. Inafanya uwezekano wa kutenga idadi kubwa ya protoplasts kwa urahisi na kwa haraka, na hawana uzoefu wa mshtuko mkali wa osmotic. Baada ya hatua ya enzymes, mchanganyiko wa protoplasts hupitishwa kupitia chujio na centrifuged ili kuondoa seli zisizoharibika na vipande vyake.

Protoplasts zinaweza kutengwa na seli za tishu za mimea, tamaduni za callus na tamaduni za kusimamishwa. Hali bora kwa kutengwa kwa protoplasts ni ya mtu binafsi kwa vitu tofauti, ambayo inahitaji kazi ya uchungu ya awali juu ya uteuzi wa viwango vya enzyme, uwiano wao, na wakati wa usindikaji. Jambo muhimu sana linaloruhusu kutengwa kwa protoplasts zote zinazofaa ni uteuzi wa utulivu wa osmotic. Sukari mbalimbali kwa kawaida hutumiwa kama vidhibiti, wakati mwingine osmotiki ionic (suluhisho la chumvi CaCl 2, Na 2 HP0 4, KCI). Mkusanyiko wa osmotic lazima uwe hypertonic kidogo ili protoplasts ziwe katika hali ya plasmolysis dhaifu. Katika kesi hii, kimetaboliki na kuzaliwa upya kwa ukuta wa seli huzuiwa.

Protoplasts zilizotengwa zinaweza kukuzwa. Kwa kawaida, vyombo vya habari sawa ambavyo seli za pekee na tishu hukua hutumiwa kwa kusudi hili. Mara tu baada ya kuondolewa kwa enzymes kutoka kwa protoplasts katika utamaduni, malezi ya ukuta wa seli huanza. Protoplast ambayo imeunda upya ukuta hufanya kama seli iliyojitenga na ina uwezo wa kugawanya na kuunda mlinganisho wa seli. Kuzaliwa upya kwa mimea nzima kutoka kwa protoplasts pekee kunahusishwa na matatizo kadhaa. Hadi sasa, imewezekana kupata kuzaliwa upya kwa njia ya embryogenesis tu katika mimea ya karoti. Kwa kuchochea malezi ya mlolongo wa mizizi na shina (organogenesis), kuzaliwa upya kwa tumbaku, petunia na mimea mingine ilipatikana. Ikumbukwe kwamba protoplasts zilizotengwa na tamaduni ya seli ya kinasaba mara nyingi zaidi huzalisha mimea na hutumiwa kwa mafanikio makubwa katika masomo ya marekebisho ya maumbile ya protoplasts.

9. Mbinu za uhandisi wa seli kama zinavyotumika kwa seli za wanyama. Teknolojia ya Hybridoma na matumizi yake katika michakato ya kibayoteknolojia.

Mnamo 1975, G. Köhler na K. Milstein waliweza kwa mara ya kwanza kutenga clones za seli zenye uwezo wa kutoa aina moja tu ya molekuli za kingamwili na wakati huo huo kukua katika utamaduni. Clones hizi za seli zilipatikana kwa kuunganishwa kwa seli za kuunda antibody na tumor - seli za chimera, zinazoitwa hybridomas, kwa kuwa, kwa upande mmoja, walirithi uwezo wa ukuaji wa karibu usio na kikomo katika utamaduni, na kwa upande mwingine, uwezo wa kuzalisha. kingamwili za maalum fulani (kingamwili za monoclonal) .

Ni muhimu sana kwa mwanabiolojia kwamba clones zilizochaguliwa zinaweza kuhifadhiwa waliohifadhiwa kwa muda mrefu, hivyo ikiwa ni lazima, kipimo fulani cha clone kama hiyo inaweza kuchukuliwa na kusimamiwa kwa mnyama ambaye atatengeneza tumor inayozalisha antibodies ya monoclonal ya maalum maalum. . Hivi karibuni kingamwili zitagunduliwa katika seramu ya mnyama katika mkusanyiko wa juu sana wa 10 hadi 30 mg/ml. Seli za clone kama hiyo pia zinaweza kukuzwa katika vitro, na kingamwili wanazozitoa zinaweza kupatikana kutoka kwa kioevu cha kitamaduni.

Kuundwa kwa hybridomas ambayo inaweza kuhifadhiwa waliohifadhiwa (cryopreservation) ilifanya iwezekanavyo kuandaa benki nzima ya hybridoma, ambayo kwa upande wake ilifungua matarajio makubwa ya matumizi ya antibodies ya monoclonal. Upeo wao wa maombi, pamoja na uamuzi wa kiasi cha vitu mbalimbali, ni pamoja na aina mbalimbali za uchunguzi, kwa mfano, utambulisho wa homoni maalum, antijeni za virusi au bakteria, antijeni za kundi la damu na antijeni za tishu.

Hatua za kupata seli za mseto. Mchanganyiko wa seli hutanguliwa na kuanzishwa kwa mawasiliano ya karibu kati ya utando wa plasma. Hii inazuiwa na kuwepo kwa malipo ya uso kwenye utando wa asili, unaosababishwa na makundi ya kushtakiwa vibaya ya protini na lipids. Depolarization ya membranes kwa kubadilisha uwanja wa umeme au magnetic, neutralization ya malipo hasi ya utando kwa msaada wa cations kukuza fusion kiini. Katika mazoezi, Ca2+ ions na chlorpromazine hutumiwa sana. Wakala wa ufanisi wa "kuunganisha" (fusogenic) ni polyethilini glycol.

Virusi vya Sendai pia hutumiwa kuhusiana na seli za wanyama, hatua ambayo kama wakala wa mchanganyiko inaonekana inahusishwa na hidrolisisi ya sehemu ya protini za membrane ya cytoplasmic. Sehemu ndogo ya FI ya virusi ina shughuli ya proteolytic (S. Nicolau et al., 1984). Kabla ya kuunganishwa, seli za mimea, vimelea na bakteria hutolewa kutoka kwa ukuta wa seli, na kusababisha protoplasts. Ukuta wa seli unakabiliwa na hidrolisisi ya enzymatic kwa kutumia lisozimu (kwa seli za bakteria), zymolyase ya konokono (kwa seli za kuvu), tata ya selulosi, hemicellulases na pectinases zinazozalishwa na fungi (kwa seli za mimea). Kuvimba na uharibifu unaofuata wa protoplasts huzuiwa kwa kuunda osmolarity iliyoongezeka ya kati. Uchaguzi wa vimeng'enya vya hidrolitiki na viwango vya chumvi katika kati ili kuhakikisha mavuno ya juu ya protoplasts ni. kazi ngumu, ambayo imeamuliwa katika kila kesi tofauti.

Kuchunguza seli za mseto zinazosababisha, mbinu mbalimbali hutumiwa: 1) kuzingatia sifa za phenotypic; 2) uundaji wa hali ya kuchagua ambayo mahuluti tu ambayo huchanganya genome za seli za wazazi huishi.

Uwezekano wa mbinu ya kuunganisha seli. Njia ya muunganisho wa seli za somatic hufungua matarajio muhimu ya bioteknolojia.

1. Uwezekano wa kuvuka aina za phylogenetically za viumbe hai. Kwa kuunganishwa kwa seli za mimea, mahuluti yenye rutuba, ya kawaida ya phenotypically interspecific ya tumbaku, viazi, kabichi na turnips (sawa na rapeseed asili), na petunias zilipatikana. Kuna mahuluti tasa baina ya makabila ya viazi na nyanya, mahuluti tasa baina ya makabila ya Arabidopsis na turnip, tumbaku na viazi, tumbaku na belladonna, ambayo huunda mashina na mimea isiyo ya kawaida. Mahuluti ya seli yamepatikana kati ya wawakilishi wa familia tofauti, zilizopo, hata hivyo, tu kama seli zisizo na mpangilio zinazokua (tumbaku na mbaazi, tumbaku na maharagwe ya soya, tumbaku na maharagwe ya faba). Interspecific (Saccharomyces uvarum na S. diastalicus) na intergeneric (Kluyveromyces lactis na S. cerevisiae) chachu mahuluti zilipatikana. Kuna ushahidi wa kuunganishwa kwa seli za aina mbalimbali za fungi na bakteria.

Majaribio juu ya muunganisho wa seli za viumbe vya falme tofauti, kwa mfano, seli za chura wa Xenopus taevis na protoplasts za karoti, zinaonekana kutaka kujua. Seli ya mseto ya wanyama wa mimea hatua kwa hatua huzibwa kwenye ukuta wa seli na hukua kwenye midia ambayo seli za mmea hupandwa. Kiini cha seli ya wanyama, inaonekana, hupoteza shughuli zake haraka (E. S. Cocking, 1984).

2. Kupata mahuluti yasiyolinganishwa yanayobeba seti kamili ya jeni ya mmoja wa wazazi na seti ya sehemu ya mzazi mwingine. Mahuluti kama hayo mara nyingi huibuka kutoka kwa mchanganyiko wa seli za viumbe ambazo ziko mbali na kila mmoja. Katika kesi hii, kwa sababu ya mgawanyiko usio sahihi wa seli unaosababishwa na tabia isiyoratibiwa ya seti mbili tofauti za chromosomes, chromosomes ya mmoja wa wazazi hupotea kwa sehemu au kabisa katika mfululizo wa vizazi.

Mahuluti yasiyolinganishwa ni thabiti zaidi, yenye rutuba zaidi na yanaweza kutumika zaidi kuliko yale ya ulinganifu, ambayo hubeba seti kamili za jeni kutoka kwa seli kuu. Kwa madhumuni ya mseto wa asymmetric, inawezekana kwa kuchagua kutibu seli za mmoja wa wazazi kuharibu sehemu ya chromosomes yake. Uhamisho unaolengwa kutoka kwa seli hadi seli ya kromosomu inayotakikana inawezekana. Pia ni ya kupendeza kupata seli ambazo cytoplasm pekee ni mseto. Mchanganyiko wa cytoplasmic huundwa wakati, baada ya kuunganishwa kwa seli, viini huhifadhi uhuru wao na, baada ya mgawanyiko wa seli ya mseto, kuishia katika seli tofauti za binti. Uchunguzi wa seli hizo unafanywa kwa kutumia jeni za alama za jeni za nyuklia na cytoplasmic (mitochondrial na kloroplast).

Seli zilizo na saitoplazimu iliyochanganyika (lakini sio viini) huwa na jenomu ya nyuklia ya mmoja wa wazazi na wakati huo huo kuchanganya jeni za cytoplasmic za seli zilizounganishwa. Kuna dalili za ujumuishaji wa DNA wa mitochondria na kloroplast katika seli za mseto.

Kupata mahuluti kwa kuunganisha seli tatu au zaidi za wazazi. Mimea iliyozaliwa upya (fungi) inaweza kukuzwa kutoka kwa seli hizo za mseto.

Mchanganyiko wa seli zinazobeba programu tofauti za maendeleo ni mchanganyiko wa seli za tishu au viungo tofauti, mchanganyiko wa seli za kawaida na seli ambazo mpango wa maendeleo hubadilishwa kutokana na uharibifu mbaya. Katika kesi hiyo, seli zinazoitwa hybridoma zinapatikana, au hybridomas, ambazo hurithi kutoka kwa seli ya kawaida ya wazazi uwezo wa kuunganisha kiwanja kimoja au kingine muhimu, na kutoka kwa mbaya - uwezo wa kukua kwa kasi na bila ukomo.

Teknolojia ya Hybridoma. Uzalishaji wa hybridomas leo ndio zaidi mwelekeo wa kuahidi uhandisi wa seli. Lengo kuu ni "kutokufa" seli ambayo hutoa vitu muhimu kwa kuunganisha na seli ya saratani na kuunganisha mstari wa seli ya hybridoma. Hybridomas hupatikana kwa misingi ya seli - wawakilishi wa falme mbalimbali za maisha. Muunganisho wa seli za mmea, ambazo kwa kawaida hukua polepole katika tamaduni, na seli za tumor za mmea hufanya iwezekane kupata clones za seli zinazokua kwa haraka zinazozalisha misombo inayotakiwa. Kuna matumizi mengi ya teknolojia ya hybridoma kwa seli za wanyama, ambapo kwa msaada wake imepangwa kupata wazalishaji wa kuzidisha kwa ukomo wa homoni na sababu za protini katika damu. Ya umuhimu mkubwa wa vitendo ni hybridomas - bidhaa za muunganisho wa seli za tumors mbaya za mfumo wa kinga (myelomas) na seli za kawaida za mfumo huo - lymphocytes.

Wakati wakala wa kigeni anapoingia kwenye mwili wa mnyama au binadamu - bakteria, virusi, seli za "kigeni" au misombo ya kikaboni ngumu - lymphocytes huhamasishwa ili kupunguza wakala ulioletwa. Kuna idadi kubwa ya watu wa lymphocytes ambao kazi zao hutofautiana. Kuna kinachojulikana kama T-lymphocytes, kati ya hizo ni T-wauaji ("wauaji"), ambayo hushambulia moja kwa moja wakala wa kigeni ili kuizima, na B-lymphocytes, kazi kuu ambayo ni kuzalisha protini za kinga (immunoglobulins). ) ambayo hupunguza wakala wa kigeni kwa kumfunga na maeneo yake ya uso (viashiria vya antijeni), kwa maneno mengine, lymphocytes B huzalisha protini za kinga, ambazo ni antibodies kwa wakala wa kigeni - antijeni.

Kuunganishwa kwa T-lymphocyte ya muuaji na seli ya tumor hutoa clone ya seli zinazozidisha bila kikomo ambazo huwinda antijeni maalum - moja ambayo T-lymphocyte iliyochukuliwa ilikuwa maalum. Wanajaribu kutumia clones sawa za T-killer hybridoma kupambana na seli za saratani moja kwa moja kwenye mwili wa mgonjwa (B. Fuchs et al., 1981; 1983),

Wakati B-lymphocyte inaungana na seli ya myeloma, kloni za B-hybridoma hupatikana, ambazo hutumiwa sana kama watayarishaji wa kingamwili zinazolenga antijeni sawa na kingamwili zilizosanifiwa na B-lymphocyte ambayo ilitokeza koni, yaani, kingamwili za monokloni. . Kingamwili za monokloni ni sawa katika mali zao; zina mshikamano sawa kwa antijeni na hufunga kwa. kibainishi kimoja cha antijeni. Hii ni faida muhimu ya kingamwili za monokloni - bidhaa za B-mseto, ikilinganishwa na kingamwili zilizopatikana bila matumizi ya uhandisi wa seli, kwa kumchanja mnyama wa maabara na antijeni iliyochaguliwa na kutengwa kwa kingamwili kutoka kwa seramu yake ya damu au kama matokeo ya mwingiliano wa moja kwa moja. ya antijeni yenye idadi ya lymphocytes katika utamaduni wa tishu. Sawa mbinu za jadi huzalisha mchanganyiko wa kingamwili ambazo hutofautiana katika umaalum na mshikamano wa antijeni, ambayo inaelezewa na ushiriki katika utengenezaji wa antibodies ya clones nyingi tofauti za B-lymphocyte na uwepo wa viashiria kadhaa katika antijeni, ambayo kila moja inalingana na a. aina maalum ya antibody. Hivyo, kingamwili monokloni selectively kumfunga antijeni moja tu, inactivating yake, ambayo ni ya umuhimu mkubwa wa vitendo kwa ajili ya utambuzi na matibabu ya magonjwa yanayosababishwa na mawakala wa kigeni - bakteria, kuvu, virusi, sumu, allergener na kubadilishwa seli binafsi (kansa tumors). Kingamwili za monokloni zimetumika kwa mafanikio kwa madhumuni ya uchanganuzi kusoma chembe chembe za seli, muundo wao au molekuli za kibinafsi.

Hadi hivi majuzi, seli za myeloma za panya na panya tu na lymphocyte B zilitumika kwa mseto. Kingamwili za monoclonal wanazozalisha zina matumizi mdogo ya matibabu, kwa kuwa wao wenyewe ni protini ya kigeni kwa mwili wa binadamu. Kujua teknolojia ya kuzalisha mseto kulingana na seli za kinga za binadamu kunahusishwa na matatizo makubwa: hybridoma za binadamu hukua polepole na ni thabiti kidogo. Hata hivyo, hybridomas za binadamu tayari zimepatikana - wazalishaji wa antibodies ya monoclonal. Ilibadilika kuwa kingamwili za binadamu za monoclonal katika baadhi ya matukio husababisha athari za kinga, na ufanisi wao wa kliniki unategemea uteuzi sahihi wa darasa la antibodies na mistari ya hybridoma inayofaa kwa mgonjwa fulani. Faida za kingamwili za binadamu za monokloni ni pamoja na uwezo wa kutambua tofauti fiche katika muundo wa antijeni ambazo hazitambuliki na kingamwili za panya au panya. Majaribio yamefanywa kupata hybridoma za chimeric zinazochanganya seli za myeloma za panya na lymphocyte za B za binadamu; aina hizo za mseto hadi sasa zimepata matumizi machache tu (tK-Haron, 1984).

Pamoja na faida zisizo na shaka, kingamwili za monoclonal pia zina hasara zinazoleta matatizo katika matumizi yao ya vitendo. Hazina imara wakati zimehifadhiwa katika hali kavu, wakati huo huo, mchanganyiko wa antibodies ya kawaida (polyclonal) daima huwa na kundi la antibodies ambazo ni imara chini ya hali ya kuhifadhi iliyochaguliwa. Kwa hivyo, tofauti ya antibodies ya kawaida huwapa hifadhi ya ziada ya utulivu wakati hali ya nje inabadilika, ambayo inafanana na moja ya kanuni za msingi za kuongeza uaminifu wa mifumo. Kingamwili za monokloni mara nyingi huwa na mshikamano wa chini sana kwa antijeni na umaalum finyu kupita kiasi, ambao huzuia matumizi yao dhidi ya antijeni zinazobadilika tabia ya mawakala wa kuambukiza na seli za uvimbe. Ikumbukwe pia kwamba gharama kubwa kingamwili za monokloni kwenye soko la kimataifa.

Mpango wa jumla kupata hybridomas kulingana na seli za myeloma na lymphocytes za kinga ni pamoja na hatua zifuatazo.

1. Kupata seli za tumor zinazobadilika ambazo hufa wakati wa uteuzi unaofuata wa seli za hybridoma. Mbinu ya kawaida ni kuendeleza mistari ya seli ya myeloma ambayo haina uwezo wa kuunganisha vimeng'enya katika njia za vipuri kwa ajili ya biosynthesis ya purines na pyrimidines kutoka hypoxanthine na thymidine, kwa mtiririko huo (Mchoro 6). Uteuzi wa mutants wa seli za tumor unafanywa kwa kutumia analogi za sumu za hypoxanthine na thymidine. Katika kati iliyo na analogi hizi, ni seli zinazobadilika ambazo hazina vimeng'enya vya hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase na thymidine kinase, ambazo ni muhimu kwa njia za akiba za biosynthesis ya nyukleotidi, hubaki.

Je, una wazo lolote bioteknolojia ni nini?

Bila shaka, umesikia kitu kuwahusu. Huu ni mwelekeo wa kiubunifu katika biolojia ya kisasa, ambayo ni sawa na sayansi kama vile hisabati au fizikia.

Bioteknolojia inahusika na uundaji wa bidhaa na nyenzo ambazo watu wanahitaji kwa kutumia tamaduni hai na vijidudu kama vile chachu, spora za kuvu, seli zilizopandwa za mimea na wanyama, n.k. Uundaji wa jeni muhimu kwa kutumia njia za uhandisi za kijeni na za seli hufanya iwezekane kudhibiti. urithi na shughuli muhimu ya wanyama, mimea na microorganisms na kuunda viumbe na mali mpya ya manufaa kwa wanadamu ambayo haijaonekana hapo awali katika asili. Bioengineers hushughulika na mifumo ya maisha ya asili, kwa kutumia uwezo wao kutatua matatizo ya matibabu, uhandisi wa maumbile, kilimo, sekta ya kemikali, sekta ya vipodozi na sekta ya chakula. Bayoteknolojia ni sayansi katika makutano ya viwanda vinavyohusiana.

Inashangaza kwamba kupenya kwa teknolojia ya kibayoteknolojia katika uchumi wa dunia kunaonyeshwa katika ukweli kwamba maneno mapya yameundwa ili kuashiria hali ya kimataifa ya mchakato huu. Bayoteknolojia za rangi nyingi zimeonekana hata kwenye tasnia:

"nyekundu" ya kibayoteknolojia - teknolojia ya kibayoteknolojia inayohusishwa na kuhakikisha afya ya binadamu na marekebisho ya uwezekano wa genome yake, pamoja na uzalishaji wa dawa za dawa (protini, enzymes, antibodies);
"kijani" bayoteknolojia - inayolenga maendeleo na uundaji wa mimea iliyobadilishwa vinasaba (GM) ambayo ni sugu kwa mikazo ya kibaolojia na ya abiotic, huamua mbinu za kisasa za kilimo na misitu;
"nyeupe" - teknolojia ya kibayoteknolojia ya viwanda, inayochanganya uzalishaji wa nishati ya mimea, teknolojia ya mimea katika tasnia ya kusafisha chakula, kemikali na mafuta;
"kijivu" - inayohusishwa na shughuli za ulinzi wa mazingira, bioremediation;
Bioteknolojia ya "bluu" inahusishwa na matumizi ya viumbe vya baharini na malighafi.

Taaluma mpya pia zimeonekana: biopharmacologist, bionicist, mbunifu wa mifumo ya maisha, mwanaikolojia wa mijini na wengine. Naam, uchumi unaounganisha maeneo haya yote ya ubunifu ulianza kuitwa "bioeconomics".

Leo, nchi yetu iko nyuma ya nchi ambazo ni viongozi wa kiteknolojia katika eneo hili kwa suala la uzalishaji kulingana na teknolojia ya juu ya viumbe. Sera ya serikali yetu juu ya uingizwaji wa uagizaji inalenga haswa sio tu kuunda teknolojia mpya ya kibaolojia, lakini pia kuhamisha suluhisho za kigeni ambazo tayari zimetambuliwa ulimwenguni kwa nchi yetu.

Uhamisho wa teknolojia unaambatana na utafutaji wa suluhu mpya zaidi na zinazoendelea zaidi. Lakini kuna jambo moja muhimu, pamoja na ukweli kwamba teknolojia inaendelea leo, unahitaji kuwa na uwezo wa kutabiri matarajio yake ya maendeleo ya siku zijazo.

Wakati mwingine taasisi nzima za utafiti, vikundi vya wanasayansi na watendaji hufanya kazi kufanya utabiri wa kimkakati kama huo. Na wakati mwingine, mtu mmoja tu anaweza kutabiri matarajio na asili ya mafanikio ya teknolojia. Kama Steve Jobs au Bill Geitz.

Sekta ya kibayoteki pia ina sehemu yake ya viongozi wa biashara wenye utambuzi. Mmoja wao ni Yakovlev Maxim Nikolaevich, mkurugenzi mkuu wa ofisi ya mwakilishi wa shirika la kibayoteknolojia Unhwa, Korea Kusini, iliyoko katika jiji la St.

Bioteknolojia, ambayo Maxim Yakovlev amegundua kama mafanikio yajayo katika sehemu mbali mbali za uchumi, iko katika uwanja wa kukuza seli za mmea ambazo zina kazi ya "biofactories asilia" kwa utengenezaji wa viungo muhimu kutoka kwa mmea wowote, pamoja na zile za kipekee.

Bioteknolojia hii ya kuahidi, kulingana na mfanyabiashara, ina uwezo wa kuunda chakula cha asili kutoka kwa seli moja ya mmea moja kwa moja kwenye anga za juu, kukuza matunda na mboga mboga na sifa na saizi zinazohitajika, kuunda mifumo ya ikolojia ya sayari zingine na chakula cha wanadamu kwa kiwango cha viwanda kutoka. mmea wowote bila kulima mmea huu kwenye udongo hai.

Labda matarajio kama hayo ya teknolojia ya kibayoteknolojia bado ni magumu kuelewa na kukubali iwezekanavyo. Lakini sote tunajua kwamba kuna watu ambao wanaweza kuona zaidi ya umati, kwa sababu wao wenyewe tayari wanaishi katika siku zijazo na wanatuita tuwafuate.

Neno "bioteknolojia" lilitumiwa kwanza na mhandisi wa Hungaria Karl Ereky mnamo 1917. Vipengele vingine vya teknolojia ya kibayoteknolojia vilionekana muda mrefu uliopita. Kwa asili, haya yalikuwa majaribio ya kutumia seli za kibinafsi (microorganisms) na baadhi ya vimeng'enya katika uzalishaji wa viwandani ili kuwezesha kutokea kwa idadi ya michakato ya kemikali.

Kwa hiyo, mwaka wa 1814, msomi wa St. Petersburg K. S. Kirchhoff aligundua jambo la catalysis ya kibiolojia na kujaribu kupata sukari kutoka kwa malighafi ya ndani kwa kutumia njia ya biocatalytic (hadi katikati ya karne ya 19, sukari ilipatikana tu kutoka kwa miwa). Mnamo 1891, huko USA, mwanabiolojia wa Kijapani Dz. Takamine alipokea hati miliki ya kwanza kwa matumizi ya maandalizi ya enzyme kwa madhumuni ya viwanda: mwanasayansi alipendekeza kutumia diastase kwa saccharification ya taka ya mimea.

Mwanzoni mwa karne ya 20, tasnia ya fermentation na microbiological ilikua kikamilifu. Katika miaka hii hiyo, majaribio ya kwanza yalifanywa kutumia vimeng'enya katika tasnia ya nguo.

Mnamo 1916-1917, mtaalamu wa biochemist wa Kirusi A. M. Kolenev alijaribu kuendeleza njia ambayo ingewezekana kudhibiti hatua ya enzymes katika malighafi ya asili wakati wa uzalishaji wa tumbaku.

Mchango mkubwa katika matumizi ya vitendo ya mafanikio ya biokemia ulifanywa na Msomi A. N. Bakh, ambaye aliunda eneo muhimu la matumizi ya biokemia - biokemia ya kiufundi. A. N. Bach na wanafunzi wake walitengeneza mapendekezo mengi ya kuboresha teknolojia za usindikaji wa aina mbalimbali za malighafi ya biochemical, kuboresha teknolojia za kuoka, kutengeneza pombe, kutengeneza mvinyo, chai na uzalishaji wa tumbaku, nk, pamoja na mapendekezo ya kuongeza mavuno ya mimea inayolimwa. kuzisimamia kwa michakato ya biochemical.

Masomo haya yote, pamoja na maendeleo ya tasnia ya kemikali na mikrobiolojia na uundaji wa uzalishaji mpya wa kemikali wa kibiolojia (chai, tumbaku, n.k.) yalikuwa sharti muhimu zaidi kwa kuibuka kwa teknolojia ya kisasa ya kibayoteki.

Katika suala la uzalishaji, sekta ya microbiological ikawa msingi wa teknolojia ya kibayoteknolojia katika mchakato wa malezi yake. Nyuma miaka ya baada ya vita Sekta ya kibaolojia ilipata huduma mpya kimsingi: vijidudu vilianza kutumiwa sio tu kama njia ya kuongeza kasi ya michakato ya biochemical, lakini pia kama tasnia ndogo za syntetisk zenye uwezo wa kuunganisha misombo ya kemikali muhimu zaidi na ngumu ndani ya seli zao. Hatua ya kugeuka ilihusishwa na ugunduzi na kuanza kwa uzalishaji wa antibiotics.

Antibiotiki ya kwanza, penicillin, ilitengwa mwaka wa 1940. Kufuatia penicillin, antibiotics nyingine ziligunduliwa (kazi hii inaendelea hadi leo). Pamoja na ugunduzi wa antibiotics, kazi mpya zilionekana mara moja: kuanzisha uzalishaji wa vitu vya dawa zinazozalishwa na microorganisms, kufanya kazi ili kupunguza gharama na kuongeza upatikanaji wa dawa mpya, na kupata kwa kiasi kikubwa sana kinachohitajika na dawa.

Kuunganisha antibiotics kwa kemikali ilikuwa ghali sana au hata vigumu sana, karibu haiwezekani (sio bure kwamba awali ya kemikali ya tetracycline na mwanasayansi wa Soviet Academician M. M. Shemyakin inachukuliwa kuwa mojawapo ya mafanikio makubwa zaidi ya awali ya kikaboni). Na kisha waliamua kutumia vijidudu ambavyo huunganisha penicillin na viua vijasumu vingine kwa utengenezaji wa dawa za viwandani. Hivi ndivyo eneo muhimu zaidi la teknolojia ya kibaolojia lilivyoibuka, kwa kuzingatia utumiaji wa michakato ya usanisi wa kibaolojia.

Aina za bioteknolojia

Bioengineering

Uhandisi wa viumbe au uhandisi wa matibabu ni taaluma inayolenga kuendeleza ujuzi wa uhandisi, baiolojia na dawa na kuboresha afya ya binadamu kupitia maendeleo ya taaluma mbalimbali ambayo huchanganya mbinu za uhandisi na maendeleo katika sayansi ya matibabu na mazoezi ya kliniki. Uhandisi wa Bioengineering/biomedical ni matumizi ya mbinu za uhandisi kutatua matatizo ya matibabu ili kuboresha huduma za afya. Taaluma hii ya uhandisi inalenga kutumia maarifa na uzoefu kutafuta na kutatua matatizo katika biolojia na dawa.

Bioengineers hufanya kazi kwa manufaa ya ubinadamu, kushughulika na mifumo ya maisha na kutumia teknolojia ya juu kutatua matatizo ya matibabu. Wataalamu wa uhandisi wa biomedical wanaweza kushiriki katika uundaji wa vifaa na vifaa, katika maendeleo ya taratibu mpya kulingana na ujuzi wa taaluma mbalimbali, na katika utafiti unaolenga kupata taarifa mpya ili kutatua matatizo mapya.

Miongoni mwa mafanikio muhimu ya uhandisi wa kibaiolojia ni ukuzaji wa viungio bandia, upigaji picha wa mwangwi wa sumaku, visaidia moyo, athroskopia, angioplasty, viungo bandia vya ngozi vilivyoundwa na bioengineered, dialysis ya figo, na mashine za moyo-mapafu. Pia, moja ya maeneo makuu ya utafiti wa bioengineering ni matumizi ya mbinu za modeli za kompyuta ili kuunda protini na mali mpya, na pia kuiga mwingiliano wa misombo mbalimbali na vipokezi vya seli ili kuendeleza dawa mpya ("muundo wa madawa ya kulevya").

Dawa ya kibayolojia

Tawi la dawa ambalo linasoma kutoka kwa mtazamo wa kinadharia wa mwili wa binadamu, muundo na kazi yake katika hali ya kawaida na ya pathological, hali ya pathological, mbinu za uchunguzi wao, marekebisho na matibabu. Biomedicine inajumuisha habari na utafiti uliokusanywa, kwa kiwango kikubwa au kidogo, dawa ya jumla, dawa ya mifugo, daktari wa meno na sayansi ya kimsingi ya kibaolojia, kama vile kemia, kemia ya kibaolojia, biolojia, histolojia, genetics, embrolojia, anatomia, fiziolojia, patholojia, uhandisi wa matibabu, zoolojia, botania na mikrobiolojia.

Kufuatilia, kusahihisha, uhandisi na kudhibiti mifumo ya kibiolojia ya binadamu katika kiwango cha molekuli kwa kutumia nanodevices na nanostructures. Teknolojia kadhaa za tasnia ya nanomedicine tayari zimeundwa ulimwenguni. Hizi ni pamoja na uwasilishaji unaolengwa wa dawa kwa seli zilizo na ugonjwa, maabara kwenye chip, na mawakala wapya wa kuua bakteria.

Biopharmacology

Tawi la pharmacology ambalo husoma athari za kisaikolojia zinazozalishwa na vitu vya asili ya kibaolojia na kibaolojia. Kwa kweli, biopharmacology ni matunda ya muunganisho wa sayansi mbili za jadi - bioteknolojia, yaani, tawi lake ambalo linaitwa "nyekundu", bioteknolojia ya matibabu, na pharmacology, ambayo hapo awali ilikuwa na nia ya kemikali za molekuli ndogo tu, kama matokeo. ya maslahi ya pande zote mbili.

Vitu vya utafiti wa biopharmacological ni utafiti wa biopharmaceuticals, kupanga uzalishaji wao, kuandaa uzalishaji. Wakala wa matibabu ya biopharmacological na njia za kuzuia magonjwa hupatikana kwa kutumia mifumo hai ya kibaolojia, tishu za viumbe na derivatives zao, kwa kutumia bioteknolojia, yaani, vitu vya dawa vya asili ya kibiolojia na kibaolojia.

Bioinformatics

Seti ya mbinu na mbinu, ikiwa ni pamoja na:

mbinu za hisabati za uchambuzi wa kompyuta katika genomics kulinganisha (genomic bioinformatics);
maendeleo ya algorithms na mipango ya kutabiri muundo wa anga wa protini (bioinformatics ya miundo);
mikakati ya utafiti, mbinu mwafaka za kimahesabu, na usimamizi wa jumla utata wa habari wa mifumo ya kibaolojia.

Bioinformatics hutumia mbinu za matumizi ya hisabati, takwimu na sayansi ya kompyuta. Bioinformatics hutumiwa katika biokemia, biofizikia, ikolojia na nyanja zingine.

Bionics

Sayansi iliyotumika juu ya utumiaji wa vifaa vya kiufundi na mifumo ya kanuni za shirika, mali, kazi na muundo wa maumbile hai, ambayo ni, aina za viumbe hai katika maumbile na analogi zao za viwandani. Kuweka tu, bionics ni mchanganyiko wa biolojia na teknolojia. Bionics inaangalia biolojia na teknolojia kutoka kwa mtazamo mpya kabisa, ikielezea nini vipengele vya kawaida na ni tofauti gani zilizopo katika asili na teknolojia.

Tofautisha:

biolojia ya kibaolojia, ambayo inasoma michakato inayotokea katika mifumo ya kibiolojia;
bionics ya kinadharia, ambayo hujenga mifano ya hisabati ya taratibu hizi;
bionics ya kiufundi, ambayo inatumika mifano ya bionics ya kinadharia kutatua matatizo ya uhandisi.

Bionics inahusiana kwa karibu na biolojia, fizikia, kemia, cybernetics na sayansi ya uhandisi: umeme, urambazaji, mawasiliano, sayansi ya bahari na zingine.

Urekebishaji wa viumbe

Seti ya mbinu za utakaso wa maji, udongo na anga kwa kutumia uwezo wa kimetaboliki wa vitu vya kibiolojia - mimea, kuvu, wadudu, minyoo na viumbe vingine.

Cloning

Kuonekana kiasili au kuzalishwa kwa viumbe kadhaa vinavyofanana kijenetiki kupitia uzazi usio na jinsia (pamoja na wa mimea). Neno "cloning" kwa maana sawa hutumiwa mara nyingi kuhusiana na seli za viumbe vingi vya seli. Cloning pia inaitwa kupata nakala kadhaa zinazofanana za molekuli za urithi (cloning ya molekuli). Hatimaye, cloning pia mara nyingi hujulikana kama mbinu za kibayoteknolojia zinazotumiwa uzalishaji bandia clones za viumbe, seli au molekuli. Kundi la viumbe au seli zinazofanana kijenetiki ni kloni.

Uhandisi wa maumbile

Kiini cha uhandisi wa maumbile ni uumbaji wa bandia wa jeni na mali zinazohitajika na kuanzishwa kwao kwenye seli inayofaa. Uhamisho wa jeni unafanywa na vector (DNA recombinant) - molekuli maalum ya DNA iliyojengwa kutoka kwa DNA ya virusi au plasmids, ambayo ina jeni inayotaka, husafirisha ndani ya seli na kuhakikisha ushirikiano wake katika vifaa vya maumbile ya seli.

Ili kuashiria seli fulani za viumbe katika masomo ya maumbile ya molekuli, jeni la GFP lililotengwa na jellyfish hutumiwa. Inatoa awali ya protini ya fluorescent, ambayo huangaza katika giza.

Uhandisi wa maumbile hutumiwa sana katika utafiti wa kisayansi na mbinu za hivi karibuni uteuzi.

Bioteknolojia ni seti ya mbinu za viwandani zinazotumika kuzalisha vitu mbalimbali kutumia viumbe hai, michakato ya kibiolojia au matukio. Bioteknolojia ya jadi inategemea jambo la fermentation - matumizi ya enzymes ya microbial katika michakato ya uzalishaji. Uhandisi wa seli ni tawi la teknolojia ya kibayoteknolojia ambayo huendeleza na kutumia teknolojia kwa ajili ya kukuza seli na tishu nje ya mwili chini ya hali ya bandia. Uhandisi jeni ni tawi la teknolojia ya kibayoteknolojia ambalo hutengeneza na kutumia teknolojia kutenganisha jeni kutoka kwa viumbe na seli binafsi, kuzirekebisha, na kuziingiza katika seli au viumbe vingine.

Baadhi ya vipengele vya kimaadili na kisheria vya matumizi ya mbinu za kibayoteknolojia

Maadili ni fundisho la maadili, kulingana na ambayo fadhila kuu ni uwezo wa kupata msingi wa kati kati ya viwango viwili vilivyokithiri. Sayansi hii ilianzishwa na Aristotle.

Bioethics ni sehemu ya maadili ambayo huchunguza upande wa maadili wa shughuli za binadamu katika dawa na biolojia. Neno hilo lilipendekezwa na V.R. Potter mnamo 1969

Kwa maana nyembamba, bioethics inarejelea anuwai ya shida za kiadili katika uwanja wa dawa. Kwa maana pana, bioethics inarejelea uchunguzi wa matatizo ya kijamii, kimazingira, kimatibabu na kijamii na kisheria yanayoathiri sio tu wanadamu, bali pia viumbe hai vyovyote vilivyojumuishwa katika mifumo ikolojia. Hiyo ni, ina mwelekeo wa kifalsafa, inatathmini matokeo ya maendeleo ya teknolojia mpya na mawazo katika dawa, bioteknolojia na biolojia kwa ujumla.

Mbinu za kisasa za kibayoteknolojia zina uwezo wenye nguvu na ambao haujagunduliwa kikamilifu hivi kwamba matumizi yao mengi yanawezekana tu kwa uzingatiaji mkali wa viwango vya maadili. Kanuni za maadili zilizopo katika jamii hutulazimisha kutafuta maelewano kati ya maslahi ya jamii na mtu binafsi. Aidha, maslahi ya mtu binafsi kwa sasa yanawekwa juu ya maslahi ya jamii. Kwa hiyo, kufuata na maendeleo zaidi ya viwango vya maadili katika eneo hili inapaswa kulenga, kwanza kabisa, kwa ulinzi kamili wa maslahi ya kibinadamu.

Utangulizi mkubwa katika mazoezi ya matibabu na biashara ya teknolojia mpya kimsingi katika uwanja wa uhandisi jeni na uundaji wa cloning pia umesababisha haja ya kuunda mfumo wa kisheria unaofaa kudhibiti vipengele vyote vya kisheria vya shughuli katika maeneo haya.

Hebu tuzingatie maeneo hayo ya utafiti wa kibayoteknolojia ambayo yanahusiana moja kwa moja na hatari kubwa ya ukiukaji wa haki za mtu binafsi na kusababisha mjadala mkali zaidi kuhusu matumizi yao yaliyoenea: kupandikiza kwa chombo na seli kwa madhumuni ya matibabu na cloning.

Katika miaka ya hivi karibuni, kumekuwa na ongezeko kubwa la maslahi katika utafiti na matumizi ya seli za kiinitete za binadamu katika biomedicine na mbinu za cloning ili kuzipata. Kama inavyojulikana, seli za shina za embryonic zinaweza kubadilika kuwa aina tofauti za seli na tishu (hematopoietic, uzazi, misuli, neva, nk). Waligeuka kuwa wa kuahidi kutumika katika tiba ya jeni, upandikizaji, hematology, dawa ya mifugo, pharmacotoxicology, upimaji wa dawa, nk.

Seli hizi zimetengwa na viinitete na vijusi vya binadamu vya wiki 5-8 za ukuaji zilizopatikana wakati wa kumaliza kwa matibabu (kama matokeo ya uavyaji mimba), ambayo inazua maswali mengi kuhusu uhalali wa kimaadili na kisheria wa kufanya utafiti juu ya kiinitete cha binadamu, pamoja na yafuatayo. :

Je, ni kwa kiasi gani utafiti wa kisayansi kuhusu chembe chembe za kiinitete cha mwanadamu ni muhimu na haki?
Je, inajuzu kuangamiza maisha ya mwanadamu kwa ajili ya maendeleo ya kimatibabu na jinsi hii ni maadili?
Je, mfumo wa kisheria umetengenezwa vya kutosha kwa matumizi ya teknolojia hizi?

Katika nchi kadhaa, utafiti wowote juu ya kiinitete ni marufuku (kwa mfano, huko Austria, Ujerumani). Huko Ufaransa, haki za kiinitete zinalindwa kutoka wakati wa kutungwa. Nchini Uingereza, Kanada na Australia, ingawa uundaji wa viinitete kwa madhumuni ya utafiti haukatazwi, mfumo wa sheria umeundwa ili kudhibiti na kudhibiti utafiti kama huo.

Katika Urusi, hali katika eneo hili ni zaidi ya kutokuwa na uhakika: shughuli za utafiti na matumizi ya seli za shina hazidhibitiwa vya kutosha, na mapungufu makubwa yanabakia katika sheria ambayo inazuia maendeleo ya eneo hili. Kuhusu uundaji wa cloning, mwaka wa 2002, sheria ya shirikisho ilianzisha marufuku ya muda (ya miaka 5) ya uundaji wa binadamu, lakini muda wake uliisha mwaka wa 2007, na suala hilo bado liko wazi.

Soko la Bioteknolojia

IT ina ulinganifu mwingi zaidi na kibayoteki ya kisasa kuliko inavyoweza kuonekana mwanzoni. Teknolojia za habari hazikuonekana zenyewe; kuchanua kwao kulitanguliwa na uvumbuzi wa kimsingi katika fizikia, fizikia ya nyenzo, hisabati ya hesabu na cybernetics. Kama matokeo, leo IT ni eneo la "kuanza rahisi", ambayo wakati mdogo sana hupita kutoka kwa kuibuka kwa wazo hadi kupata faida, na watu wachache wanafikiria juu ya kazi ambayo imefanywa hadi leo.

Hali ya teknolojia ya kibayolojia ni sawa, sasa hivi tuko katika hatua ya awali, wakati zana na programu bado zinatengenezwa. Teknolojia ya kibaolojia inangojea kuonekana kwa "kompyuta ya kibinafsi," tu kwa upande wetu haitakuwa kifaa kinachoeleweka - tunazungumza zaidi juu ya seti ya zana bora na za bei rahisi.

Tunaweza kusema kwamba hali sasa ni sawa na ilivyokuwa katika miaka ya 1990 katika IT. Teknolojia bado zinaendelea na ni ghali kabisa. Kwa mfano, mpangilio kamili wa mtu hugharimu $1000. Hii ni nafuu zaidi kuliko bei ya $3.3 bilioni ya Mradi wa Jeni ya Binadamu, lakini bado ni ya juu sana kwa mtu wa kawaida, na matumizi yake ya uchunguzi wa kimatibabu kwa kiwango kikubwa bado hayajawezekana. Ili kufanya hivyo, teknolojia inahitaji kushuka kwa bei kwa sababu nyingine ya 10 na kuboresha sifa za kiufundi kiasi kwamba makosa ya mpangilio hutolewa nje. Hakuna miradi yenye nguvu kama hii katika kibayoteki kama Facebook, lakini Illumina, Oxford Nanopore, Roche zote ni kampuni zilizofanikiwa sana, ambazo shughuli zao mara nyingi hufanana na Google, ambayo hununua vianzishaji vya kupendeza. Nanopore, kwa mfano, walikua mabilionea kabla hata hawajaingia sokoni kutokana na mchanganyiko wa wazo zuri la awali, usimamizi na mafanikio katika kutafuta ufadhili.

Leo, teknolojia ya kibayoteknolojia pia ni soko kubwa la data, na hii inaendelea ulinganifu na IT, ambayo katika kesi hii hutumika kama aina ya zana ya kibayoteki kubwa na ngumu zaidi. Kampuni kama vile Editas Medicine (mmoja wa waundaji wa teknolojia ya uhariri ya jenomu ya CRISPR/Cas9) wameunda IP yao kulingana na matokeo ya kupanga data ya jeni ya bakteria kutoka vyanzo wazi. Walikuwa mbali na wa kwanza kuvuna manufaa ya habari iliyokusanywa, hawakuwa hata wa kwanza kugundua kanuni ya uendeshaji wa nguzo ya CRISPR, lakini ilikuwa Editas Medicine iliyounda bidhaa ya kibayoteknolojia. Leo ni kampuni yenye thamani ya zaidi ya $1 bilioni.

Na hii sio biashara pekee ambayo itatokea kutokana na uchambuzi wa data zilizopo. Kwa kuongezea, haiwezi kusemwa kuwa kuna foleni ya data kama hiyo - tayari kuna mengi zaidi kuliko inaweza kuchambuliwa, na kutakuwa na zaidi, kwa sababu wanasayansi hawaachi mpangilio. Kwa bahati mbaya, mbinu za uchanganuzi bado si kamilifu, kwa hivyo si kila mtu anayeweza kugeuza data kuwa bidhaa ya mabilioni ya dola. Lakini ikiwa tunakadiria kiwango cha maendeleo ya zana za uchambuzi (dokezo: ni haraka sana), si vigumu kuelewa kwamba katika siku zijazo kutakuwa na makampuni mengi zaidi ambayo yanaona kitu cha kuvutia katika data kubwa ya genomic.

Je, Urusi inaweza kuwa nchi ya kibayoteki?

Tatizo kuu la bioteknolojia nchini Urusi sio kupiga marufuku GMO, kama watu wengi wanavyofikiri, lakini idadi kubwa ya vikwazo mbalimbali vya ukiritimba. Ukweli huu pia unaonekana katika serikali. Lakini hata vikwazo vinaweza kubadilishwa. Zaidi ya miaka 26 iliyopita, tumekuwa tukiendeleza chini ya shinikizo la mageuzi, mabadiliko ya mara kwa mara katika sheria za mchezo, na biashara inahitaji utulivu na ujasiri kwamba hakuna mishtuko itatokea.

Ikiwa bioteknolojia ya Kirusi haijaingiliwa, wataanza kuendeleza. Ningependa pia kutambua kwamba tamaa isiyo na maana ya kusaidia, uwekezaji huo usio na maana sana wa serikali, kwa kweli, husababisha matokeo tofauti - ruzuku hufundisha makampuni ambayo yataungwa mkono mara kwa mara na serikali. Kama inavyoonyesha mazoezi, kampuni zilizo na uwekezaji wa serikali huwa hazifanyi kazi. Ushindani wa afya unahitajika kila mahali, hivyo michango ya awali haipaswi hata kutoka kwa serikali, lakini kutoka kwa biashara, ambayo inapaswa kujisikia ujasiri katika siku zijazo, jambo ambalo bado tuna matatizo.

Jambo sahihi zaidi kwa serikali ni kuwekeza katika kuunda mazingira bora ya kibayoteki. Tuna akili na watu wote wenye nguvu na hamu ya kuunda - ni muhimu kutoruhusu tamaa hii ipoteze.

Leo, teknolojia ya kibayolojia iko katika awamu ya ukuaji mkubwa, lakini mtu anaweza tayari kufikiria vector ya maendeleo yao. Baada ya yote, maana halisi ya teknolojia haitabadilika, kama vile haikubadilika baada ya ujio wa kompyuta: wazo lake mwaka 1951 halikuwa tofauti sana na moja nyuma ya kompyuta za kisasa. Utendaji na utendaji pekee ndio hutofautiana sana. Kitu kimoja kitatokea na teknolojia ya kibayolojia, na dereva wa maendeleo yao ni wazi zaidi - hii ni tamaa ya milele ya watu kuwa na afya na kuishi kwa muda mrefu, bila kuzingatia sheria zote ngumu. picha yenye afya maisha. Kwa hiyo, katika siku za usoni karibu sana tutaona kuinuka kwa teknolojia ya kibayoteknolojia, na hatimaye hii ni habari njema kwa wanadamu wote.

Bayoteknolojia (Βιοτεχνολογία, kutoka Kigiriki Wasifu- maisha, teknolojia- sanaa, ufundi na nembo- neno, mafundisho) - matumizi ya viumbe hai na michakato ya kibiolojia katika uzalishaji. Bayoteknolojia ni uwanja wa taaluma tofauti ambao uliibuka kwenye makutano ya sayansi ya kibaolojia, kemikali na kiufundi. Maendeleo ya teknolojia ya kibayoteknolojia yanahusishwa na kutatua matatizo ya kimataifa ya ubinadamu - kuondoa uhaba wa chakula, nishati, rasilimali za madini, kuboresha hali ya afya na ubora wa mazingira.

Njia

Sababu nzuri katika matumizi ya njia ya kibiolojia ni urafiki wake wa mazingira. Wakala wa kibaolojia inaweza kutumika bila kupunguza mzunguko wa matumizi, wakati idadi ya matibabu ya mimea yenye viuatilifu vya kemikali inadhibitiwa madhubuti.

Ulinzi wa mmea wa kibaolojia unategemea mbinu ya kimfumo na utekelezaji uliojumuishwa wa mwelekeo kuu mbili: uhifadhi na ukuzaji wa shughuli za idadi ya asili ya spishi zenye faida (entomophages, vijidudu), kujilinda kwa mimea iliyopandwa katika agrobiocenoses na upyaji wa agrobiocenoses na spishi muhimu. ambazo ni chache au hazipo. Tofauti ya kimsingi kati ya njia ya kibaolojia ya ulinzi wa mmea na nyingine yoyote ni matumizi ya mwelekeo wa kwanza, ambao unafanywa kwa kutumia maandalizi ya kibiolojia kwa kutumia mbinu za ukoloni wa msimu, utangulizi na acclimatization ya zoophages na microorganisms. Uzazi na ufanisi wa spishi zenye faida huwezeshwa na hatua za agrobiotechnical, na njia zingine za kilimo cha udongo ambazo unaweza kuunda. hali nzuri kwa shughuli ya maisha ya zoophages.

Ukuaji wa aina zinazostahimili wadudu wa mimea inayolimwa huchangia kuunda idadi ya wadudu wa chini-wiani.

Kila moja ya njia kuu za njia ya kibiolojia (matumizi ya zoophages, muhimu katika kulinda mimea na microorganisms) ina sifa zake na inafaa katika hali zinazofaa. Njia hizi hazitengani, lakini zinakamilishana. Sasa Tahadhari maalum inalenga kutafuta njia za kuchanganya ulinzi wa kibiolojia na mbinu nyingine katika mifumo jumuishi ya ulinzi wa mimea kutoka kwa wadudu. Kusudi kuu la njia hii ni kusoma hali zinazoamua ufanisi wa maadui wa asili wa wadudu na kukuza njia za kudhibiti idadi yao na uhusiano na idadi ya wadudu.

Utangulizi na urekebishaji hutumiwa dhidi ya wadudu wa karantini ambao wana usambazaji mdogo nchini.

Maadui wa asili hupunguza uzazi wa wadudu katika nchi yake, na hawapo katika eneo jipya la kijiografia. Zoophages yenye ufanisi na microorganisms kwa uingizaji na acclimatization hupatikana katika nchi ya wadudu na kuhamishwa kwenye maeneo mapya. Matokeo bora kupatikana kwa kuagiza spishi zilizobobea sana ambazo hubadilishwa ili kujikimu na mdudu mmoja, ugonjwa au magugu. Uhamisho wa ndani ya ardhi unahusisha uhamishaji wa maadui wa asili wenye ufanisi, mara nyingi maalum, kutoka kwa foci ya zamani, ambapo idadi ya wadudu inapungua, hadi kwa wapya katika sehemu nyingine za aina ya spishi, ambapo maadui hawa hawapo au bado hawajakusanyika.

Microorganisms zinazoharibu aina hatari hutumiwa kulinda mimea kwa namna ya maandalizi ya kibiolojia. Maandalizi mengi ya bakteria ya kibiolojia yanatokana na bakteria mumunyifu wa kioo wa kundi la Bacillus thuringiensis Berl.

Maandalizi ya uyoga yana spores ya fungi ya entomopathogenic ya wale wasio kamili.

Maandalizi ya kibiolojia ya virusi (Verinykh) yanafanywa kwa misingi ya polyhedrosis na virusi vya granulosa, ambayo mara nyingi huambukiza Lepidoptera.

Katika mifumo ya maisha katika viwango vyote vya shirika, njia ya kawaida ya kusambaza habari ni mawasiliano ya kemikali. Hivi karibuni, tahadhari nyingi zimelipwa kwa maendeleo na matumizi ya vitu vyenye biolojia vinavyohakikisha uhusiano kati ya viumbe hai katika biocenoses, ukuaji na maendeleo yao. Kundi kuu la vitu vyenye biolojia ni pheromones. Pheromones ni kemikali ambazo wadudu huzalisha na kutolewa kwenye mazingira. Dutu hizi husababisha athari zinazolingana za kitabia au kisaikolojia. Kuna vikundi tofauti vya pheromones - ngono, mkusanyiko, ufuatiliaji, nk. Pheromones za ngono, ambazo mara nyingi hutolewa na wanawake ili kuvutia wanaume, zimeenea sana katika mazoezi ya ulinzi wa mimea. Waliochunguzwa zaidi ni pheromones za lepidoptera, coleoptera, kunguni, mbawa za lace, na mchwa. Kulingana na uamuzi wa muundo wa pheromones ya wadudu wa asili, analogues zao za synthetic zimeundwa. Pheromones za ngono hutumiwa kugundua na kuamua eneo la usambazaji wa wadudu, kuashiria wakati wa utumiaji wa hatua za kinga, kuamua msongamano wa wadudu, na pia kulinda mazao kwa kukamata wanaume kwa wingi ("utupu wa kiume") na kuchanganyikiwa, kuvutia wanaume wakati wa sterilization ya kemikali.

Njia ya kuwasumbua wadudu inahusisha kueneza eneo lenye viwango vya juu vya pheromone ya syntetisk na kuvuruga mawasiliano ya pheromone kati ya wanaume na wanawake. Kama matokeo, wanawake ambao hawajaoa hutaga mayai ambayo hayajazaa, ambayo husababisha kupungua kwa idadi ya spishi. Imeanzishwa kuwa michakato ya metamorphosis, molting, uzazi na diapause ya wadudu inadhibitiwa na homoni. Waliochunguzwa zaidi ni watoto (mabuu), ecdysone (mabuu) na ubongo. Homoni ziliundwa na kupatikana kama misombo ya kemikali, muundo wao hutofautiana na asili, lakini huiga shughuli zao za kibaolojia - hufanya kama wasimamizi wa ukuaji na maendeleo ya wadudu. Vizuizi vya awali vya chitin na juvenoid vimepata matumizi ya vitendo katika ulinzi wa mimea. Dawa za homoni hatua yao inatofautiana kwa kiasi kikubwa na dawa za jadi. Hazina sumu, lakini husababisha usumbufu katika maendeleo ya kiinitete, metamorphosis, na kusababisha sterilization. Inhibitors ya Chitin huharibu uundaji wa cuticle wakati wa molting. Juvenoids husababisha kifo baada ya kukamilika kwa ukuaji wa mabuu au mwanasesere, na ni vizuizi vya usanisi wa chitini wakati wa Linqi inayofuata.

Njia ya maumbile ya kupambana na wadudu ilitengenezwa na kupendekezwa na A. S. Serebrovsky (1938, 1950). Njia hii inajumuisha kueneza idadi ya wadudu wa asili na watu duni wa spishi sawa. Wanawake wa idadi ya asili, wakipanda na watu kama hao, hutaga mayai yasiyoweza kuzaa, haitoi watoto, na wadudu hujiangamiza. Njia ya maumbile inafanywa na mionzi na sterilization ya kemikali. Uzuiaji wa mionzi unahusisha kuzaliana kwa wingi wa wadudu, kuwamwagilia (kwa miale ya gamma, X-rays) na kutolewa baadaye kwenye miti ya matunda na mazao. Uharibifu wa vifaa vya chromosomal hutokea kwa watu walio na mionzi. Katika sterilization ya kemikali, sterilizers hutumia kemikali na misombo ya alkyl, antimetabolites na antibiotics. Ya awali husababisha utasa wa kijinsia kwa wanawake na wanaume, wakati antimetabolites husababisha utasa kwa wanawake. Udhibiti wa kijeni ulitumika mwaka wa 1954 dhidi ya nzi wa kijivu kwenye kisiwa cha Curacao, ambao husababisha uharibifu mkubwa kwa uzalishaji wa mifugo. Kutolewa kwa watu waliozaa kulifanikiwa. Njia ya udhibiti wa maumbile ni ya kuchagua; matumizi yake hayahusiani na athari mbaya kwa mazingira na haichangia maendeleo ya upinzani dhidi ya mambo ya kuzaa.

Historia ya bioteknolojia

Tangu nyakati za zamani, watu wametumia michakato ya kibaolojia katika kuoka, kuandaa bidhaa za maziwa yenye rutuba, utengenezaji wa divai, n.k., lakini tu shukrani kwa kazi ya Louis Pasteur katikati ya karne ya 19, walithibitisha uhusiano kati ya michakato ya Fermentation na shughuli za vijidudu. , na teknolojia ya jadi ya kibayoteknolojia ilipokea msingi wa kisayansi.

Katika miaka ya 40-50 ya karne ya 20, wakati biosynthesis ya penicillins ilifanyika kwa kutumia njia za fermentation, enzi ya antibiotics ilianza, ambayo ilitoa msukumo kwa maendeleo ya awali ya microbiological na kuundwa kwa sekta ya microbiological.

Katika miaka ya 60-70 ya karne ya 20, uhandisi wa seli ulianza kuendeleza haraka.

Kuundwa kwa molekuli ya kwanza ya mseto ya DNA katika vitro mnamo 1972 na kikundi cha P. Berg huko USA ilihusishwa rasmi na kuzaliwa kwa uhandisi wa maumbile, ambayo ilifungua njia ya kubadilisha kwa uangalifu muundo wa kijeni wa viumbe kwa njia ambayo viumbe hivi vinaweza. kuzalisha bidhaa zinazohitajika kwa wanadamu na kutekeleza taratibu zinazohitajika. Maelekezo haya mawili yameamua kuonekana kwa teknolojia mpya ya kibayoteknolojia ambayo ina uhusiano mdogo na teknolojia ya kizamani ambayo mwanadamu ametumia kwa maelfu ya miaka. Ni muhimu kwamba katika miaka ya 1970 neno lenyewe likaenea bioteknolojia. Tangu wakati huo, teknolojia ya kibayoteknolojia imeunganishwa kwa njia isiyoweza kutenganishwa na baiolojia ya molekuli na seli, jenetiki ya molekuli, baiolojia na kemia ya kibayolojia. Katika kipindi kifupi cha maendeleo yake (miaka 25-30), teknolojia ya kisasa ya kibayoteknolojia haijapata tu mafanikio makubwa, lakini pia imeonyesha uwezekano usio na ukomo wa matumizi ya viumbe na michakato ya kibiolojia katika sekta mbalimbali za uzalishaji na uchumi wa taifa.

Bioteknolojia kama sayansi

Bioteknolojia ni ngumu ya sayansi ya kimsingi na inayotumika, njia za kiufundi zinazolenga kupata na kutumia seli za vijidudu, wanyama na mimea, pamoja na bidhaa zao za kimetaboliki: enzymes, asidi ya amino, vitamini, antibiotics, nk.

Bioteknolojia, ambayo inajumuisha microbiolojia ya viwanda, inategemea matumizi ya ujuzi na mbinu za biokemia, microbiolojia, genetics na teknolojia ya kemikali, ambayo inaruhusu michakato ya kiteknolojia kufaidika na mali ya microorganisms na tamaduni za seli. Michakato ya kisasa ya kibayoteknolojia inategemea mbinu za DNA recombinant, pamoja na matumizi ya enzymes immobilized, seli na organelles za mkononi.

Sehemu kuu za utafiti:

Ukuzaji wa msingi wa kisayansi wa uundaji wa teknolojia mpya ya kibaolojia kwa kutumia njia za biolojia ya molekuli, uhandisi wa maumbile na seli.
Uzalishaji na utumiaji wa biomasi ya vijidudu na bidhaa za usanisi wa viumbe hai.
Utafiti wa misingi ya physicochemical na biochemical ya michakato ya kibayoteknolojia.
Kutumia virusi kuunda teknolojia mpya ya kibayolojia.

Maombi

Bioteknolojia inatumika karibu nasi katika vitu vingi vya kila siku - kutoka kwa nguo tunazovaa hadi jibini tunalotumia. Kwa karne nyingi, wakulima, waokaji mikate, na watengenezaji pombe wametumia mbinu za kitamaduni kubadilisha na kurekebisha mimea na vyakula—ngano inaweza kuwa mfano wa zamani zaidi, na nektarini mojawapo ya mifano ya hivi karibuni zaidi. Leo bioteknolojia hutumia kisasa mbinu za kisayansi, ambayo huturuhusu kuboresha au kurekebisha mimea, wanyama, vijidudu kwa usahihi zaidi na kutabirika.

Wateja wanapaswa kuwa na anuwai pana ya bidhaa salama za kuchagua. Bayoteknolojia inaweza kuwapa watumiaji chaguo hizi—sio tu katika kilimo, bali pia katika dawa na rasilimali za mafuta.

Faida za Bayoteknolojia

Bioteknolojia inatoa faida kubwa zinazowezekana. Nchi zilizoendelea na nchi zinazoendelea zinapaswa kuwa na nia ya moja kwa moja katika kusaidia utafiti zaidi ili kuwezesha bioteknolojia kutambua uwezo wake kamili.

Bioteknolojia husaidia mazingira. Kwa kuruhusu wakulima kupunguza matumizi ya dawa za kuua wadudu na magugu, bidhaa za kizazi cha kwanza za teknolojia ya kibayoteknolojia zimesababisha kupungua kwa matumizi yao katika mazoea ya kilimo, na bidhaa za baadaye za teknolojia ya kibayoteknolojia zinatarajiwa kutoa faida kubwa zaidi. Kupungua kwa shehena ya viuatilifu na viuatilifu kunamaanisha hatari ndogo ya uchafuzi wa sumu wa udongo na maji ya ardhini. Kwa kuongezea, dawa za kuulia magugu zinazotumiwa pamoja na mimea iliyobadilishwa vinasaba mara nyingi ni salama zaidi kwa mazingira kuliko kizazi kilichopita cha dawa wanazobadilisha. Mazao yaliyotengenezwa kwa bioengineered pia yanachangia matumizi makubwa ya ulimaji usiotumia moldboard, jambo ambalo linapelekea kupunguza upotevu wa rutuba ya udongo.

Bayoteknolojia ina uwezo mkubwa katika vita dhidi ya njaa. Maendeleo katika teknolojia ya kibayoteknolojia yanatoa manufaa makubwa kwa nchi zinazoendelea, ambapo zaidi ya watu bilioni moja duniani kote wanaishi katika umaskini na wanakabiliwa na njaa kali. Kwa kuongeza mavuno na kuendeleza mazao ambayo yanastahimili magonjwa na ukame, teknolojia ya kibayoteknolojia inaweza kupunguza uhaba wa chakula kwa wakazi wa dunia, ambao kufikia 2025 watakuwa zaidi ya watu 800,000,000, ongezeko la 30% kuanzia leo. Wanasayansi wanaunda mazao yenye mali mpya ambayo huwasaidia kustahimili hali mbaya ya ukame na mafuriko.

Bioteknolojia husaidia kupambana na magonjwa. Kwa kuendeleza na kuboresha dawa, hutoa zana mpya katika vita dhidi yao. Bayoteknolojia imetoa mbinu za matibabu matibabu ya magonjwa ya moyo, sclerosis, hemophilia, hepatitis, na UKIMWI. Bidhaa za chakula za kibayoteknolojia sasa zinaundwa ambazo zitafanya maisha kuwa nafuu na kupatikana zaidi kwa sehemu maskini zaidi ya wakazi wa sayari. vitamini muhimu na chanjo.

Tahadhari kwa matumizi

Kiasi cha uondoaji wa bidhaa za kibayolojia kutoka kwa biosphere imefikia 70%, na viumbe hai hufanya kazi kwa kiwango bora wakati hakuna zaidi ya 15% ya bidhaa za biosphere zimeondolewa. Mifumo ya ikolojia na biosphere kwa ujumla inazidi kupoteza uwezo wa kujidhibiti na kujitegemeza. Hatimaye, hii inatoa mzunguko wa dutu kwenye dunia tabia mpya na isiyotabirika. Utulivu wa utendaji kazi wa biosphere ulikuwa chini ya tishio. Uchafuzi na uharibifu hufunika jiografia zote za Dunia. Hewa, maji na udongo vilianza kupoteza mali zao za asili.

Bioteknolojia katika huduma ya afya

Bayoteknolojia inaweza kuleta manufaa makubwa kwa sekta ya afya. Kwa kuongeza thamani ya lishe ya chakula, bioteknolojia inaweza kutumika kuboresha ubora wa lishe. Kwa mfano, aina za mchele na mahindi zilizo na protini iliyoongezeka sasa zinaundwa. Katika siku zijazo, watumiaji wataweza kutumia mafuta yenye maudhui yaliyopunguzwa ya mafuta, ambayo yatapatikana kutoka kwa mahindi yaliyobadilishwa vinasaba, soya na mbegu za rapa. Zaidi ya hayo, uhandisi jeni ungeweza kutumika kuzalisha vyakula vilivyo na viwango vya juu vya vitamini A, ambavyo vinaweza kusaidia kutatua tatizo la upofu katika nchi zinazoendelea. Uhandisi wa chembe za urithi pia hutoa manufaa mengine ya kiafya, kukiwa na mbinu zinazoweza kuondoa baadhi ya protini zisizo na mzio kwenye chakula au kuzizuia kuharibika mapema.

Bioteknolojia katika dawa

Katika dawa, mbinu na mbinu za kibayoteknolojia zina jukumu kubwa katika kuundwa kwa vitu vipya vya biolojia na madawa ya kulevya yaliyopangwa kwa uchunguzi wa mapema na matibabu ya magonjwa mbalimbali. Antibiotics ni darasa zaidi la misombo ya dawa iliyopatikana kwa awali ya microbiological. Aina za uhandisi wa vinasaba za Escherichia coli, chachu, seli za mamalia na wadudu zimeundwa, zinazotumiwa kuzalisha homoni ya ukuaji, insulini na interferon ya binadamu, vimeng'enya mbalimbali na chanjo za kuzuia virusi. Kwa kubadilisha mlolongo wa nyukleotidi katika jeni zinazosimba protini zinazolingana, muundo wa enzymes, homoni na antijeni huboreshwa (kinachojulikana kama uhandisi wa protini). Ugunduzi muhimu zaidi ulikuwa mbinu iliyotengenezwa mwaka wa 1975 na G. Köhler na S. Milstein kwa kutumia hybridomas kupata kingamwili za monokloni za umaalum unaohitajika. Kingamwili za monoclonal hutumiwa kama vitendanishi vya kipekee kwa utambuzi na matibabu ya magonjwa anuwai.

Bioteknolojia katika kilimo

Bayoteknolojia katika kilimo huwezesha mbinu za jadi za ufugaji wa mimea na wanyama na kuendeleza teknolojia mpya ili kuboresha ufanisi wa kilimo. Katika nchi nyingi, aina za mimea za kilimo zinazoweza kustahimili wadudu, magonjwa, na dawa za kuua magugu zimeundwa kwa kutumia mbinu za uhandisi wa kijeni na seli. Mbinu iliyokuzwa ya kuponya mimea kutokana na maambukizo yaliyokusanywa, ambayo ni muhimu sana kwa mazao ambayo yanazaa mimea (viazi, nk). Kama moja ya matatizo muhimu zaidi bioteknolojia duniani kote, utafiti juu ya uwezekano wa kudhibiti mchakato wa kurekebisha nitrojeni, uwezekano wa kuanzisha jeni za kurekebisha nitrojeni kwenye genome ya mimea muhimu, pamoja na mchakato wa photosynthesis. Maboresho katika muundo wa amino asidi ya protini za mimea yanachunguzwa. Vidhibiti vipya vya ukuaji wa mimea, njia za kibiolojia za kulinda mimea kutokana na magonjwa na wadudu, na mbolea za bakteria zinatengenezwa. Chanjo zilizoundwa kijeni, seramu, na kingamwili za monokloni hutumika kwa ajili ya kuzuia, utambuzi na matibabu ya magonjwa makubwa katika ufugaji. Ili kuunda teknolojia bora za ufugaji, homoni ya ukuaji iliyotengenezwa kwa vinasaba hutumiwa, pamoja na upandikizaji na mbinu za ujanibishaji kwenye viinitete vya wanyama. Ili kuongeza tija ya wanyama, protini ya malisho iliyopatikana kwa usanisi wa microbiological hutumiwa.

Bioteknolojia katika uzalishaji

Michakato ya kibayoteknolojia kwa kutumia microorganisms na enzymes katika ngazi ya kisasa ya kiufundi hutumiwa sana katika sekta ya chakula. Kilimo cha viwanda cha vijidudu, seli za mimea na wanyama hutumiwa kupata misombo mingi ya thamani - enzymes, homoni, asidi ya amino, vitamini, antibiotics, methanoli, asidi za kikaboni (asetiki, citric, lactic), nk Kwa msaada wa vijidudu, biotransformation. ya misombo ya kikaboni ndani ya wengine hufanywa (kwa mfano, sorbitol kwa fructose). Enzymes zisizohamishika hutumiwa sana katika tasnia mbalimbali. Kingamwili za monoclonal hutumiwa kutenganisha vitu vyenye biolojia kutoka kwa mchanganyiko tata. A. S. Spirin mnamo 1985-1988 alitengeneza kanuni za usanisi wa protini isiyo na seli, wakati badala ya seli, viini maalum vya kibaolojia vyenye. seti muhimu vipengele vya seli vilivyotakaswa. Njia hii hutoa aina tofauti za protini na inaweza kuwa na ufanisi katika uzalishaji. Teknolojia nyingi za viwanda zinabadilishwa na teknolojia zinazotumia enzymes na microorganisms. Mbinu hizo za kibayoteknolojia kwa ajili ya usindikaji wa taka za kilimo, viwanda na kaya, kutibu na kutumia maji machafu kuzalisha gesi ya biogas na mbolea. Katika idadi ya nchi, microorganisms hutumiwa kupata ethanoli, inayotumika kama mafuta ya magari (huko Brazili, ambapo pombe ya mafuta hutumiwa sana, hupatikana kutoka kwa miwa na mimea mingine). Uchimbaji wa metali nyingi kutoka kwa madini ya kiwango cha chini au maji machafu hutegemea uwezo wa bakteria mbalimbali kuhamisha metali kwenye misombo ya mumunyifu au kukusanya.

Bionanoteknolojia

Maendeleo ya nyenzo za kibiolojia na michakato maalum inayotumia nanomaterials au nanotechnologies. Ikiwa ni pamoja na motors za molekuli, biomaterials, teknolojia ya udanganyifu wa molekuli moja, teknolojia ya biochip.

Bayoteknolojia. Historia na mafanikio