Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
окружающей средой и простота. Особенно важны два первых из них. Так,
химическая промышленность органических соединений базируется сегодня в
значительной мере на нефти, а большинство производимых ею продуктов
переработки нефти получают путем частичного окисления сырья. Достичь
специфического контролируемого и частичного окисления при помощи
существующих катализаторов довольно сложно, а микроорганизмы осуществляют
эти типы реакций мастерски, без труда.
По ряду причин биотехнологии еще только предстоит внести свой вклад в
развитие химической промышленности, хотя уже сегодня мы многое знаем о
потенциально полезных в этом плане биологических системах. Одна из
главных проблем заключается в том, что основанные на биотехнологии
отрасли химической промышленности будут использовать нетрадиционную
технологию. Реакции, как правило, будут идти при низких температурах и
давлении, в водной среде, хотя ряд экспериментальных систем работает и в
органической фазе. В некоторых случаях скорость таких процессов невелика,
а катализаторы не очень стабильны. Однако важнее всего, видимо, то
обстоятельство, что наибольшее влияние на развитие химической
промышленности по вполне понятным причинам оказывают химики. По сравнению
с другими областями технологии разработка методов биотехнологического
катализа до недавнего времени велась здесь малыми силами и при скудном
финансировании.
Роль биокатализа в химической промышленности сегодня весьма необычна. С
одной стороны, появление генетической инженерии воскресило к нему
интерес, поскольку появилась возможность существенно улучшить рабочие
характеристики биокатализаторов, особенно интактных микроорганизмов. С
другой стороны, на разработку таких новых процессов требуется немалое
время (от десяти до двадцати лет) и это наряду с высокой стоимостью
изысканий и внедрения приводит при организации производства к крупным
расходам (10-25% от общей стоимости осуществления проекта). Новые
возможности для более широкого применения биокатализаторов в химической
промышленности возникли, когда она столкнулась с рядом экономических
проблем.
Что такое биотехнология?
25
Все эти соображения, а также тот факт, что недавнее внедрение
биопроцессов в многотоннажное производство некоторых химических
соединений (например, окиси пропена) привлекли к себе большое внимание,
позволяют думать, что скоро мы станем свидетелями использования
биокатализа, в первую очередь для синтеза небольших партий веществ с
высокой прибавочной стоимостью. Опыт, накопленный при производстве таких
веществ, поможет развитию многотоннажного производства химических
соединений.
Существуют три главных способа синтеза химических соединений на основе
биокатализа: 1) путем использования культур клеток растений или животных,
образующих дорогостоящие вещества; 2) путем использования
микроорганизмов, при необходимости измененных методами генетической
инженерии, для биосинтеза или модификации химических веществ; 3) путем
использования измененных методами генетической инженерии микроорганизмов
в качестве "устройств" для экспрессии генов растений и животных, что
позволяет синтезировать в больших количествах особые, присущие только
высшим организмам химические соединения.
Сделаны первые попытки объединить химическую, биологическую и электронную
технологии, и здесь, по-видимому, будут достигнуты выдающиеся результаты.
Таким путем могут быть созданы специфические датчики для регуляции
процессов в химической и пищевой промышленности, для медицинской
диагностики, мониторинга и контроля, для наблюдения за состоянием
окружающей среды. Особенно заманчивой кажется возможность создания
полупроводниковых биодатчиков, основанных на микрочипах (micro-chipe).
Такие устройства после их усовершенствования будут достаточно дешевы в
производстве и позволят одновременно контролировать многие параметры при
помощи одного крошечного биоэлектронного прибора. Все это может быть
выполнено в течение пяти - двадцати лет. Более простые датчики,
основанные на использовании полупроводников "ли технологии тонких слоев,
будут разработаны в ближайшие пять лет.
В следующем разделе мы обсудим перспективы развития производства
пластмасс, эмульгаторов и загустителей при участии микроорганизмов.
1.4.5. Материалы
Биотехнология может оказать влияние на получение и использование
различных материалов по меньшей мере тремя способами. Во-первых, она
будет способствовать развитию добычи промышленного сырья, например нефти
и других полезных ис-
26
Глава 1
копаемых. Во-вторых, все более широко станут использоваться продукты
микробного происхождения, например для производства разлагаемых с помощью
микроорганизмов пластмасс, эмульгаторов и загущающих веществ. Наконец,
будут усовершенствованы способы защиты различных веществ от разрушения их
микроорганизмами.
Подробно перспективы дальнейшего усовершенствования микробиологических
способов выщелачивания руд, а также использования полимеров и
