Слайд 1
Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020
г.
Утверждена Председателем
Правительства РФ В.В. Путиным
24 апреля 2012 г.
Целью программы является выход России на лидирующие позиции в области разработки биотехнологий, в том числе по отдельным направлениям биомедицины, агробиотехнологий, промышленной биотехнологии и биоэнергетики. Создание конкурентноспособного сектора биоэкономики.
Слайд 2Основные термины
Биотехнология (технология живых систем)
дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их
систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии;
Слайд 3Основные термины
2. Производственное использование биологических структур для получения пищевых и промышленных
продуктов и для осуществления целевых превращений. Биологические структуры в данном случае - это микроорганизмы, растительные и животные клетки, клеточные компоненты: мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты, а также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты).
Слайд 4Основные термины
Биотехнология "белая" - производство биотоплив, ферментов и биоматериалов для различных
отраслей промышленности.
Биотехнология ветеринарная - часть сельскохозяйственной биотехнологии, предметной областью которой является использование биотехнологии для лечения животных.
Биотехнология "зеленая" - разработка и внедрение в агрокультуру генетически модифицированных растений.
Биотехнология "красная" - производство биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител) для человека, а также коррекция генетического кода.
Слайд 5Рынок биотехнологий
К 2025 г. достигнет 2 трил. долларов США.
Доля России на
рынке биотехнологий составляет 0,1% (по некоторым сегментам – биоразлагаемые материалы, биотопливо равна 0 %).
Слайд 6Этапы реализации программы
1 этап 2011-2015 гг. развитие внутреннего спроса и экспорта
биотехнологической продукции.
2 этап 2016-2020 гг. создание условий для проведения глубокой модернизации технологической базы соответствующих отраслей промышленности за счет массового внедрения в производство методов и продуктов биотехнологии.
Слайд 7Инструменты поддержки развития биотехнологий
Стимулирование спроса на биотехнологическую продукцию.
Содействие повышению конкурентоспособности биотехнологических
предприятий.
Развитие образования в сфере биотехнологий.
Развитие науки в сфере биотехнологий.
Развитие экспериментальной производственной базы.
Международное сотрудничество.
Поддержка биотехнологий в регионах.
Взаимодействие бизнеса науки и образования
Слайд 8Приоритетные направления развития биотехнологий
Биофармацевтика
Биомедицина
Промышленная биотехнология
Биоэнергетика
Сельскохозяйственная биотехнология
Пищевая биотехнология
Лесная биотехнология
Природоохранная (экологическая) биотехнология
Морская
биотехнология
Слайд 9Направления экологической биотехнологии
1. Биоремедиация - комплекс методов очистки вод, грунтов и
атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов - микроорганизмов, растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. Комплекс мероприятий в данной сфере формирует условия для активного применения биотехнологических методов при ликвидации последствий вредного воздействия на окружающую среду.
Слайд 10
2. «Экологически чистое жилье»
Комплекс мероприятий направлен на создание
широкого класса биотехнологических продуктов, применяемых в производстве строительные материалов, внедрение экологически чистых технологий строительства, использование биоматериалов в инженерных системах и в процессе обслуживания зданий, сооружений и территорий застройки.
Слайд 11
3. «Биологические коллекции и биоресурсные центры»
В Российской Федерации зарегистрировано около 100
коллекций культур, состав которых охватывает практически все известные группы микроорганизмов. Комплекс мероприятий по развитию биоколлекций направлен на обеспечение эффективной системы регистрации, хранения и использования зарегистрированных микроорганизмов, обеспечения централизации, стандартизации и доступности генетических ресурсов биотехнологического назначения.
Слайд 12
Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Биоремедиация» -
Минприроды России.
Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Экологически чистое жилье» - Минрегион России.
Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Биологические коллекции и биоресурсные центры» - Минобрнауки России.
Слайд 13Микробиологическая трансформация как основа биотехнологий
Токсичные ксенобиотики биообезвреживаются в окружающей среде различными
путями:
1. полная деградация (минерализация, полная деструкция);
2. неполная деградация ( трансформация, частичная минерализация, частичная деструкция);
3. связывание поллютантов или их метаболитов с другим веществом – матрицей (полимеризация, конъюгация, конденсация).
Слайд 14Полная деградация
соединения используются микроорганизмами как источник углерода и энергии, участники
метаболизма;
полное разрушение ксенобиотиков происходит в результате совместных действий организма и абиотических факторов;
наиболее эффективный способ – микробная минерализация.
Слайд 15Особенности процесса деградации
В процессе деградации (минерализации) различают 2 ступени:
1. первичное биоразложение,
при этом образуются вещества, которые не проявляют свойств трансформируемого вещества;
2. полное биоразложение, когда молекула ксенобиотика превращается в минеральные вещества и продукты, связанные с нормальными метаболическими процессами микроорганизмов.
Слайд 16Неполная деградация (трансформация)
Трансформация – превращения, которые существенно изменяют, главным образом упрощают,
структуру органического вещества, но не приводят к его полной деструкции.
Трансформация (микробиология) – изменение органических соединений под действием одного или нескольких ферментов микроорганизмов, сопровождающихся накоплением в среде продуктов трансформации, при этом не происходит синтеза веществ de novo
Слайд 17
Обезвреживание токсичного ксенобиотика приводит к детоксикации. Однако иногда в процессе биотрансформации
нетоксичный или малотоксичный ксенобиотик становится токсичным и накапливается в окружающей среде (например, при трансформации отдельных пестицидов). Этот процесс называется токсификация.
Слайд 18Неполная деградация
Трансформация – превращения, которые существенно изменяют. Главным образом упрощают структуру
органического вещества, но не приводят к его полной деструкции
Трансформация (микробиология) – изменение органических соединений под действием одного или нескольких ферментов микроорганизмов, сопровождающихся накоплением в среде продуктов трансформации, при этом не происходит синтеза веществ de novo
Слайд 19
Биодоступность – способность различных соединений подвергаться биотрансформации. Она определяется генетическими свойствами
организмов, осуществляющих трансформацию и условиями окружающей среды.
Слайд 20Полимеризация (конъюгация)
Сохраняется основная структура органического соединения и происходит его связывание с
другим соединением с образованием продукта с большей молекулярной массой.
Слайд 21Организмы, осуществляющие деструкцию
гетеротрофные бактерии
дрожжи
плесневые грибы
некоторые автотрофные бактерии
цианобактерии
Слайд 22
Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмов-деструкторов
Использование монокультуры или сообщества микроорганизмов, выделенных
из сред, загрязненных ксенобиотиками (изоляты).
Использование биологического агента, изолированного из той же загрязненной природной или техногенной среды, для очистки которой он предназначен.
Слайд 23Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмов-деструкторов
Использование микроорганизмов, выделенных из мест с застарелыми
загрязнениями или с неоднократным поступлением ксенобиотиков (велика вероятность, что число микроорганизмов, деградирующих ксенобиотик, увеличилось под действием естественного отбора. Для выделения таких изолятов используется метод накопительных культур.
Накопление биологического материала для деградации вещества – загрязнителя на этом же субстрате или на его легко утилизируемых аналогах.
Слайд 24Варианты биоочистки и биоремедиации
1 вариант:
для участков с застарелыми загрязнениями (обитает
дикая, аборигенная микрофлора, способная их трансформировать) применяется удаление загрязнения in situ (по месту) без внесения биопрепаратов. В этом случае биодеградация лимитируется факторами окружающей среды и свойствами самого загрязнителя (содержание кислорода в среде, растворимость загрязнителя и т.д.)
Слайд 25
2 вариант:
Предварительное получение биологически активного штамма и накопление жизнеспособных клеток, а
затем их внесение в виде биопрепарата в загрязненную среду. Этот вариант целесообразно применять в северных регионах и при обработке мест с не застарелыми загрязнениями.