Достижения биотехнологии

Общие сведения

Биоинженер – специалист, который целенаправленно занимается изменением свойств живого организма. Профессия подходит тем людям, которые интересуются химией и биологией. Биоинженерия – одно из современных направлений современной науки. Это интегральная наука, она возникла на стыке физики, химии, биологии, генной инженерии и компьютерных технологий. Биоинженеры работают с живыми организмами и системами, применяют в своей работе передовые технологии и достижения науки для решения медицинских проблем. Специалисты участвуют в разработке и создании новых приборов и оборудования. Также они участвуют в разработке новых процедур, опираясь на междисциплинарные знания. Таким образом появляются новые технологии, способны облегчить жизнь людей.

Не путайте биоинженерию с генной инженерией. Генная инженерия занимается изменением ДНК живых организмов, и является всего лишь ответвлением биоинженерии. Дисциплина направлена на углубление уже существующих знаний в области инженерии, биологии и медицины для укрепления здоровья людей за счет научных разработок.

Важными достижениями науки является разработка искусственных суставов, современных протезов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Все это тесно переплетается с биотехнологиями и приносит пользу человечеству.

Профессионал должен обладать такими важными качествами:

• хороший интеллект;
• аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам;
• уметь анализировать и находить практическое применение известным теоретическим и полученным в ходе собственных исследований данным;
• знать принципы обращения с лабораторной и исследовательской техникой, основ хранения веществ, реактивов;
• уметь составлять отчеты о проделанной исследовательской деятельности.

Положительные стороны профессиональной деятельности:

• высокая заработная плата (но учтите что сразу после ВУЗа вы не будете получать максимальный оклад);
• высокая востребованность на рынке труда квалифицированных специалистов;
• карьерный рост;
• возможность проводить на работе исследования, нужные для ваших научных интересов;
• сотрудничество с международными холдингами и проектами;
• возможность стажировки за границей.

Минусы работы:

• сложное обучение в ВУЗе;
• высокая ответственность за разработки;
• работа с опасными химикатами;
• не всегда работа происходит в чистой и уютной лаборатории;
• возможный ненормированный рабочий день;
• одна ошибка может завалить проект всей команды;
• возможные неудачи во время разработок;
• получение не таких результатов, как вы ожидали;
• моральное напряжение.

Специальность биотехнолог

Такая профессия востребована и перспективна. Она подходит молодым людям, которые хорошо учились и сдавали экзамены в школе по предметам: химия, биология, физика и математика. Обучение может быть направлено на изучение БТ в целом или в одном из ее направлений. Личные качества, которыми желательно обладать, чтобы получать профессии, связанные с БТ:

• Высокий интеллект и аналитический склад ума.
• Любознательность и эрудированность.
• Нестандартное мышление.
• Терпение и наблюдательность.
• Целеустремленность и ответственность.
• Коммуникабельность.

В высших учебных заведениях можно получить основную профессию или прослушать дополнительный курс для получения второго образования уже состоявшимся профессионалам, например, врачам, по специальности биотехнология. Вуз лучше выбрать государственный, с высоким уровнем преподавания на ведущих кафедрах и хорошими материально-техническими ресурсами — оборудованными лабораториями, налаженными контактами в научном сообществе и возможных местах прохождения практики. Список университетов в Москве, имеющих биотехнологический факультет:

1. МГУ им. М. В. Ломоносова.
2. Аграрный университет им. К. А. Тимирязева.
3. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
4. Исследовательский университет им Н. И. Пирогова.
5. РУДН.
6. РЭУ им. Г. В. Плеханова.

Вакансии и места работы

Биотехнологи могут работать в научно-исследовательских институтах, которые занимаются глобальными проектами по бионике, биофизике, микробиологии, генной инженерии и другим направлениям БТ. Исследования и разработки могут выполняться по заказу специализированных компаний или в чисто научных целях. Начинающий специалист обычно начинает карьеру с должности лаборанта химического анализа.

Имея склонность и стремление к научным открытиям можно зарекомендовать себя в научном мире. Особое направление БТ — биоинформатика, занимающаяся математическим и компьютерным анализом биологических процессов. Специалисты этого направления требуются во всех областях, связанных с БТ. В медицине все более широко применяются достижения БТ — от лечения генетических заболеваний до разработки новых методик хирургических операций. Вакансии, доступные для биотехнологов — микробиолог или вирусолог.

На фармацевтическом, косметологическом и пищевом производстве и на предприятиях агропромышленного комплекса всегда требуются специалисты, работающие с живыми организмами, — биофармакологи, лаборанты, контролеры технологического процесса, биотехнологи липидов и белков, биоинженеры клеток и тканей. Довольно большой процент выпускников вузов получает дополнительно педагогическое образование и осваивает педагогическую деятельность в области обучения специалистов по БТ.

Биотехнология актуальна и как прикладная наука, сконцентрированная на теоретических исследованиях и разработках.

Плюсы и минусы профессии

Основными положительными моментами при выборе специальности БТ являются актуальность и многозначность — возможность попробовать себя в самых разных сферах и компаниях, в том числе и иностранных, так как российские ученые высоко ценятся за рубежом. Профессионалы этого направления востребованы на рынке труда постоянно и есть вероятность появления новых отраслей человеческой деятельности, которые только формируются или еще даже не существуют. К другим плюсам можно отнести:

• респектабельность и престижность;
• высокую оплату труда при достаточном уровне квалификации;
• хорошие карьерные перспективы;
• моральное удовлетворение — возможность улучшить или спасти жизни многих людей;
• если есть талант и упорство — самореализация в науке.

Некоторые отрицательные моменты тоже присутствуют. Перспективы сильно зависят от места работы и руководства организации-работодателя — карьерный рост и зарплата могут не соответствовать желаемым. Не все специалисты могут осилить сложность заданий и повышенную ответственность на занимаемой вакансии. Некоторые сферы БТ, в частности, генная инженерия, испытывают негативное отношение религиозных деятелей и общественности.

Главными центрами развития БТ являются США и Европа. В России эта отрасль крайне привлекательна для инвесторов, но сложности состоят в выводе новых продуктов на рынок и большой длительности цикла от начала разработки проектов до запуска в производство. Тем не менее на рынке уже существует немало компаний, специализирующихся сугубо на биотехнологиях — Ohmygut, CardioQVARK, Инсилико, 3Д Биопринтинг Солюшенс и другие. Возможно, будущему специалисту-биотехнологу выпадет возможность работать именно в них.

Работа в биотехнологии

Первые зачатки такой профессии, как биотехнология появились довольно давно. Произошло это в то время, когда человек только начал осваивать процесс брожения для изготовления вина и выпекания хлеба. В самостоятельную науку биотехнология была выделена в 19 веке.

На данный момент биотехнология является одной из самых развивающихся специальностей в мире. Биотехнолог может заниматься не только научной деятельностью, но и прикладной. Во многих областях промышленности требуется наличие в штате команды биотехнологов. Такие отрасли, как энергетика, медицина, фармацевтика, экология, пищевая промышленность и многие другие нуждаются в специалистах в области биотехнологии и химии.

Промышленная биотехнология

В отрасль «Промышленная биотехнология» входят такие специальности, как:

• биоэнергетика;
• биотехнологическая очистка сточных вод;
• сельскохозяйственная биотехнология;
• биогеотехнология;
• биоэлектроника;
• биотехнология в медицине;
• биотехнология в пищевой промышленности;
• биотехнология молочных продуктов.

Химическая технология и биотехнология

Химическая технология как профессия относится к части технических наук, где необходимо знание химических и физических законов, а также математики.

Инженеры-химики могут работать в таких областях, как:

• нефтепереработка;
• производство косметики и тканей;
• производство электроэнергии;
• пищевая промышленность.

Особо ценными сотрудниками инженеры-химики будут в фармацевтике.

Пищевая биотехнология специальность

Биотехнолог в пищевой промышленности занимается тем, что контролирует качество выпускаемой продукции. Следит за последовательностью процесса приготовления продуктов. Разрабатывает рецептуру производства товаров и следит за состоянием оборудования, а также температурным режимом в производственных помещениях.

Работать биотехнолог пищевой промышленности может на любых предприятиях, занимающихся производством продуктов питания.

Биотехнологии клонирования

Клонирование – это процесс получения клонов (то есть потомков полностью идентичных прототипу). Первый опыт клонирования был проведен на растениях, которые клонировались вегетативным путем. Каждое отдельное растение, которое получилось вследствие клонирования, называлось клоном.

В процессе развития генетики это термин начали применять не только к растениям, но и к генетическому выведению бактерий.

Уже в конце ХХ века ученые начали активное обсуждение клонирования человека. Таким образом, термин «клон» стал употребляться в СМИ, а позже и в литературе и искусстве.

Что касается бактерий, то у них клонирование – это практически единственный способ размножения. Именно «клонирование бактерий» употребляется в том случаи, когда процесс искусственный и им управляет человек. Этот термин не касается естественного размножения микроорганизмов.

Генетическая инженерия

Генная инженерия – это искусственные изменения в генотипе микроорганизма, вызванное вмешательством человека, для получения культур с необходимыми качествами.

Генная инженерия занимается исследованиями и изучением не только микроорганизмов, но и человека, активно изучает заболевания, связанные с иммунной системой и онкологией.

Узкие специализации биотехнолога

• биотехнолог-фармацевт – разрабатывает медикаменты, вакцины, сыворотки против неизлечимых ранее болезней, диагностику с помощью биосенсоров, чипов ДНК (красная биотехнология);
• биотехнолог-пищевик – занимается производством алкоголя, аминокислот, ферментов безвредным для окружающей среды способом (белая биотехнология);
• биотехнолог-эколог – осуществляет санацию почв, создает технологии для чистки канализации, обеззараживания воздуха методом биоремедиации (серая биотехнология);
• биотехнолог, участвующий в развитии сельского хозяйства – создает новые культуры с высокой урожайностью, способные противостоять болезням, грибкам, климату (зеленая биотехнология);
• биотехнолог-парфюмер – синтезирует новые ароматы духов, одеколонов, туалетной воды;
• биотехнолог-ветеринар – занимается вопросами клонирования;
• биотехнолог-энергетик – участвует в создании альтернативных вариантов топлива на основе биокомпонентов.

Перспективы специальности

Кто такой биотехнолог? Профессия биотехнолога – это профессия будущего. За его плечами судьба всего человечества. Это не просто красивый лозунг – это цель биоинженерии. Задача биологов-технологов — создать то, что сейчас кажется сказкой и фантастической мечтой. Некоторые ученые даже называют современную эпоху эрой биологии. Так, за последнюю сотню лет биологи из просто исследователей превратились в создателей. Раскрытие молекулярных секретов организмов, природы наследственности позволило использовать эти процессы в практических хозяйственных целях. Это стало толчком для развития нового направления – биологической инженерии.

Основные направления:

1. Биоинженерия решает медицинские задачи. Например, создание искусственных органов.
2. Биомедицина направлена на изучение организма, патологий, создании методов лечения заболеваний.
3. Биофармакология направлена на изучение свойств и влияние на организм биологических веществ (создание лекарств).
4. Биоинформатика основана на применении информационных технологий и математики в биологии.
5. Бионика изучает живые организмы для применения их в технике и решения инженерных задач.
6. Клонирование — получение генетически идентичных организмов.
7. Генная инженерия изучение, копирование, изменение генома организмов.
8. Пищевая биотехнология использует процессы в изменении свойств продуктов и их создании.
9. Экологическая биотехнология направлена на решение проблем загрязнения окружающей среды.

Что такое биотехнология, чем занимается?

Многие молодые люди, увлекающиеся биологией и химией, решают изучать данное направление.

Биотехнология связана сразу с несколькими сферами:

1. Сельское хозяйство. Данное направление еще называют «зеленой наукой». Специализируясь на исследовании растений, эксперты выводят стойкие ко всем опасным факторам культуры. К примеру, благодаря биотехнологии появилась пшеница, которой не питаются вредные насекомые. В этом случае решается сразу две проблемы: сокращается количество испорченной пшеницы, и нет необходимости в дополнительной химической обработке полей. Государство экономит на этом огромные суммы. К тому же растения не получают вредных токсинов, которые потом могут оказаться в пище;
2. Медицина. Без биотехнологии практически невозможна разработка вакцин, которые призваны защитить человечество от смертельных эпидемий. Специалисты проделывают огромный путь от создания нужной формулы до применения лекарства на практике. Сначала всесторонне изучается возможное негативное действие лекарства не только на момент использования, но и в течение длительного времени. Учитываются особенности восприятия препарата взрослым, ребенком или животным;
3. Переработка отходов. Благодаря биотехнологии можно практически полностью восстановить загрязненную почву и воду. Другое дело, что на это требуется много усилий и больших вложений. Поэтому в задачу биотехнолога в первую очередь входит разработка таких методов, которые бы предотвратили загрязнение природных объектов;
4. Пищевая промышленность. Сегодня уже внедрены экологичные методы создания спиртного и ферментов. Появляются безотходные производства, которые не загрязняют природу;
5. Гибридизация. Именно биотехнологи создают новые гибриды. То есть организмы, которые появились вследствие объединения разных геномов. Гибриды более плодовиты и выносливы.

В этом видео рекрутер Евгений Дербенев расскажет, в каких вузах какие предметы нужно сдавать, чтобы получить проходной балл на факультет «Биотехнологии»:

Где работают биотехнологи

Научно-исследовательские центры. Здесь работа биотехнолога направлена на реализацию проектов глобального значения. Это серьезные исследования и практические разработки, которые выполняются по заказу компаний или во имя науки. Здесь выявляют новые способности и свойства живых организмов, исследуют геном, занимаются трансформацией ДНК и так далее.

Медицина. Биотехнология неотделима от медицины. В рамках исследований специалистов были найдены способы лечения многих заболеваний, изучены особенности генетики, анатомии человека, созданы методы реабилитации. Разработки биотехнологов применяются практически во всех сферах медицины – от пластической хирургии до пересадки костного мозга.

Производства. Фармацевтика, сельскохозяйственное производство, пищевая промышленность – биотехнологии неотделимы от деятельности компаний, которые работают с живыми организмами. Особые роли здесь играют гибридизация, генная инженерия, бионика и биофармакология.

Образовательные учреждения. Часто специалисты остаются работать в тех же ВУЗах, где получили образование. Они получают дополнительное педагогическое образование и становятся преподавателями, либо развивают свой научный потенциал. Согласно статистике, не менее 30% выпускников ВУЗов остаются работать в университетах, институтах и академиях.

Важно отметить, что это далеко не полный перечень сфер, в которых работают биотехнологи. Это востребованная, актуальная профессия – для специалистов открыты вакансии в сотнях предприятий, исследовательских компаний и производств

Обзорно охватить все возможные места для трудоустройства попросту невозможно.

Определение

Концепция биотехнологии включает в себя широкий спектр процедур для модификации живых организмов в соответствии с целями человека, начиная с одомашнивания животных, выращивания растений и их «улучшения» посредством селекционных программ, использующих искусственный отбор и гибридизацию . Современное использование также включает генную инженерию, а также технологии культивирования клеток и тканей . Американское химическое общество определяет биотехнологию как применение биологических организмов, систем или процессов в различных отраслях промышленности для изучения науки о жизни и улучшении стоимости материалов и организмов , таких как фармацевтика, культуры и скот. Согласно Европейской федерации биотехнологий , биотехнология — это интеграция естествознания и организмов, клеток и их частей, а также молекулярных аналогов продуктов и услуг. Биотехнология основана на фундаментальных биологических науках (например, молекулярной биологии , биохимии , клеточной биологии , эмбриологии , генетике , микробиологии ) и, наоборот, предоставляет методы для поддержки и проведения фундаментальных исследований в области биологии.

Биотехнология является исследование и разработка в лаборатории с помощью биоинформатики для разведки, добычи, эксплуатации и производства от любых живых организмов и любого источника биомассы с помощью биохимической инженерии , где можно было бы запланированными высокой добавленной стоимостью (воспроизведен биосинтез , например , ), спрогнозированы, сформулированы, разработаны, изготовлены и проданы в целях устойчивого функционирования (для возврата от бездонных первоначальных инвестиций в НИОКР) и получения долговременных патентных прав (для исключительных прав на продажу, а до этого — для получения национальных и международное одобрение результатов экспериментов на животных и людей, особенно в фармацевтической отрасли биотехнологии, для предотвращения любых необнаруженных побочных эффектов или проблем безопасности при использовании продуктов). Использование биологических процессов, организмов или систем для производства продуктов, которые, как ожидается, улучшат жизнь людей, называется биотехнологией.

В отличие от этого, биоинженерия обычно рассматривается как смежная область, в которой больше внимания уделяется более высоким системным подходам (не обязательно непосредственно изменению или использованию биологических материалов ) для взаимодействия с живыми существами и их использования. Биоинженерия — это применение принципов инженерии и естественных наук к тканям, клеткам и молекулам. Это можно рассматривать как использование знаний, полученных в результате работы с биологией и манипулирования ею, для достижения результата, который может улучшить функции растений и животных. Соответственно, биомедицинская инженерия — это перекрывающаяся область, которая часто опирается и применяет биотехнологию (в различных определениях), особенно в определенных под-областях биомедицинской или химической инженерии, таких как тканевая инженерия , биофармацевтическая инженерия и генная инженерия .

Биоинформатика и бионика

Но биотехнологии – это не только учение о молекулах тканей и клеток живых организмов, это еще и применение компьютерных технологий. Таким образом, имеет место биоинформатика. Она включает в себя совокупность таких подходов, как:

• Геномная биоинформатика. То есть методы компьютерного анализа, которые применяются в сравнительной геномике.
• Структурная биоинформатика. Разработка компьютерных программ, которые предсказывают пространственную структуру белков.
• Вычисление. Создание вычислительных методологий, которые могут управлять биологическими системами.

В этой дисциплине вместе с биологическими методами используются методы математики, статистических вычислений и информатики. Как в биологии используются приемы информатики и математики, так и в точных науках сегодня могут использовать учение об организации живых организмов. Как в бионике. Это прикладная наука, где в технических устройствах применяются принципы и структуры живой природы. Можно сказать, что это своеобразный симбиоз биологии и техники. Дисциплинарные подходы в бионике рассматривают с новой точки зрения как биологию, так и технику. Бионика рассматривала сходные и отличительные черты этих дисциплин. Эта дисциплина имеет три подвида — биологический, теоретический и технический. Биологическая бионика изучает процессы, которые происходят в биологических системах. Теоретическая бионика строит математические модели биосистем. А техническая бионика применяет наработки теоретической бионики для решения различных задач.

Как видно, достижения биотехнологий широко распространены в современной медицине и здравоохранении, но это лишь вершина айсберга. Как уже было сказано, биотехнология начала развиваться с того момента, как человек стал готовить себе пищу, а после широко применялась в сельском хозяйстве для выращивания новых селекционных культур и вывода новых пород домашних животных.

Биотехнологии, безопасность и здоровье на работе

Столкнувшись с новыми рисками, в промышленно развитых странах нормативные акты, как правило, развиваются, чтобы лучше определять, расставлять приоритеты и учитывать концепции:

• биологический риск
• биотехнологический риск
• биологический агент , классифицируемых (например , во Франции с помощью в Трудовом кодексе в зависимости от того , являются ли они более или менее патогенным и заразным для человека или производства животных ( обсерватория смертности животных производства была создана). во Франции)
• биологический вектор
• микроорганизм
• клеточная культура
• патогенный организм

Нормативно-правовые акты

Согласно заключению Национальной консультативной комиссии по правам человека (CNCDH), которая в 1989 г. определяет «фундаментальные принципы» биоэтики в данном случае, правила в основном основываются на:

• исследование рисков (оценка биологических, физических, химических, токсикологических рисков, включая экотоксикологические, эпидемиологические, экоэпидемиологические риски и т. д.)
• предотвращение рисков (во Франции: статьи L 4121-1 — R 4427-5 Трудового кодекса Франции)
• управление рисками
• информация и обучение по вопросам безопасности, передовой практики и управления рисками, включая ношение и использование средств индивидуальной защиты или СИЗ , надлежащее управление инцидентами и несчастными случаями, отходами и т. д. (во Франции: артикулы R4425-6 и R 4425-7)

Возможные сферы применения

В далеком прошлом биотехнология казалась еще одной наукой, которая навсегда поселится в лабораторных кабинетах и никогда не будет иметь практического применения. Однако сегодня биотехнология, ее направления, технологии и знания активно присутствуют и применяются в повседневной жизни. Методы биотехнологии внедряются в следующих отраслях:

• в фармацевтике и химической сфере;
• в пищевой промышленности;
• в утилизации и переработке отходов;
• в сельском хозяйстве.

В фармацевтике эту сферу науки часто называют красной биотехнологией. Специалисты разрабатывают различные эффективные сыворотки, вакцины и усовершенствованные лекарственные препараты, которые позволяют бороться с болезнями, в прошлом считавшимися неизлечимыми. На западе активно используются возможности биотехнологии в диагностике заболеваний с помощью чипов ДНК и биосенсоров. С помощью таких маркеров можно сдавать анализы на онкологию и наследственные патологии.

В сельском хозяйстве зелёные биотехнологии позволяют селекционерам получать различные гибридные культурные растения, отличающиеся высокой урожайностью, способные противостоять грибкам и болезням. Также ученые научились эффективно перерабатывать отходы сельского хозяйства, в том числе жмых и зелёную массу, в эффективное топливо.

Под серой биотехнологией, которая изучает утилизацию и переработку отходов, понимают очистку стоков, санацию почв и улучшение качества воздуха. Сегодня, когда экология в больших городах оставляет желать лучшего, именно с помощью таких современных знаний и высокотехнологичного оборудования удается решить проблемы с парниковыми газами, тяжёлыми металлами и другими отравляющими соединениями.

Основные направления

БТ является привлекательной отраслью для инвесторов во всем мире. Эксперты считают, что бизнесы, основанные на БТ, будут самыми прибыльными и быстро прогрессирующими в XXI веке. На этот момент ведутся исследования по созданию биодеградируемых полимеров, способных заменить используемые сейчас пластмассы и пластики

Такие материалы совершенно нетоксичны и пригодны к полной утилизации, что важно для сохранения приемлемых условий окружающей среды.

На основе БТ создаются уникальные методы защиты растений и природоохранные технологии. В перспективе появится возможность управлять жизнедеятельностью растений и животных путем конструирования необходимых генов и создавать живые организмы с заданными свойствами. Основные направления БТ:

• красное связано со всеми медицинскими вопросами и изучением генетического кода, его доля составляет более 70% всех исследований и разработок;
• зеленое занимается генными разработками для сельского и лесного хозяйства;
• белое работает над производством биотоплива;
• серое решает проблемы по защите экологии и утилизации отходов;
• синее занимается изучением и использованием природных ресурсов океана.

Генные технологии занимаются извлечением гена или группы генов для соединения кодирующих элементов нужного продукта с молекулами ДНК, которые способны не только проникать в клетки чужеродного организма, но и размножаться в них. Таким способом были получены гормональные соединения инсулин и интерферон еще на начальных этапах развития генной инженерии.