БИОТЕХНОЛОЭИЙА (био... + йун.τέχνη – инъясянят, усталыг вя ... лоэийа) – мцасир биол. елмляринин (молекулйар биол. вя щцъейря биол.-сы, эен мцщяндислийи, эеномика, постэеном технолоэийалары вя биоинформатика) наилиййятляриня ясасланан практики инсан фяалиййятиндя ъанлы организмляр, щцъейряляр вя бязи биополимерлярдян истифадяетмя.
Тарихи арайыш. Мин иллярдир ки, инсанын тясяррцфат фяалиййятиндя ъанлы организмлярдян истифадя едилир. Мяс., 6–8 мин ил юнъя инсан артыг спиртин гыъгырмасы просесини щяйата кечирян микроорганизмлярдян чюряк, шяраб вя пивя щазырланмасы цчцн исти- фадя етмяйи баъарырды. Б. 20 ясря гядяр кортябии характер дашымыш, онун интенсив инкишафы ися 20 ясрин орталарындан башламышдыр (аминтуршуларын, витаминлярин, ферментлярин вя с.-нин сянайе истещсалына наил олунмушдур). “Б” термини 19 ясрин орталарында йаранмыш вя йа мцхтялиф мящсулларын алынмасы, йа да ямяляэялмяси цчцн микроорганизмлярин, йахуд онларын истещсал етдийи маддялярин тятбигиня аид едилмишди. Б. индики мянасыны 1970-ъи иллярин сонларында эенлярин бир груп организмдян диэяриня кючцрцлмяси йолу иля ъанлы варлыгларын ирси хассяляринин мягсядйюнлц дяйишдирилмясиня имкан верян эен мцщяндислийинин инкишафы иля ялагядар олараг алмышдыр. Эен мцщяндислийинин яввялъя обйектляри микроорганизмляр, битки вя щейванларын щцъейря културалары иди. Тибб цчцн ваъиб олан инсулин, бой щормону, интерферон кими инсан зцлалларынын микробиоложи истещсалы 1970-ъи иллярин сону – 1980-ъи иллярин яввялиндя АБШ-да, сонра ися диэяр юлкялярдя гыса мцддятдя тяшкил едилди. АБШ Али Мящкямясинын 1980 илдя инсан тяряфиндян йарадылмыш микроорганизмлярин патентляшдирилмя обйекти ола билмяси щаггында гярар гябул етмяси интеллектуал мцлкиййятин щцгуги рясмиляшдирилмясиня вя Б.-йа ири капитал гойулушлары ъялб олунмасына шяраит йаратды. Эен мцщяндислийи цсулларындан истифадя иля баьлы фяалиййят потенисиал тящлцкяли олдуьуна эюря бир чох юлкялярдя хцсуси ганунларла тянзимлянир.
     Б.-нын тяснифатлашдырылмасында мцхтялиф йанашмалар мювъуддур. Тябии-елми вя техноложи нюгтейи-нязярдян (истифадя олунан ъанлы обйектляря эюря) о, микроорганизмляр Б.-сы (али организм щцъейряляри йетишдирилмясинин охшар технолоэийасы да), битки Б.-сы вя щейван Б.-сына айырд едилир. Игтисади мювгейя ясасланараг (истещсал олунан мящсулларын сон тятбиг сащяляриндян асылы олараг) тибби Б., к.т. Б.-сы, ятраф мцщитин мцщафизяси Б.-сы, кимйа сянайесы Б.-сы вя космик Б. щаггында данышмаг мягбул сайылыр.
Сянайе биотехнолоэийасы. Б.-нын даща чох инкишаф етмиш истигамяти башланьыъыны яняняви сащялярдян (шярабчылыг, пивя, чюряк, аьарты мящсуллары, пендир алынмасы) эютцрян микробиолоэийа сянайесидир. Б. Антибиотиклярин кцтляви истещсалына башланылдыьы 1940-ъы иллярин икинъи йарысында мцстягил сащя кими формалашмышдыр. Мцасир микробиолоэийа сянайеси щяъми 1 м³-дян 100 м³-ядяк олан апаратларда микробларын ферментляшдирилмяси просесляриндян истифадя едир. Микробиолоэийа сянайесиндя просеслярин идаря олунмасы гайдалары вя мящсулларын тямизлянмяси методларынын чоху кимйа технолоэийасындан эютцрцлмцшдцр. Ейни заманда Б.-да эен мцщяндислийи цсуллары иля алынмыш микроорганизмлярин йцксякмящсулдар штамлары эениш тятбиг олунур. 1990-ъы илляр ярзиндя вя 21 ясрин яввяляриндя ишляниб-щазырланмыш йени просеслярин яксяриййятиндя мящдуд микроорганизмляр топлусундан сечилмиш вя эенетик ъящятдян даща йахшы юйрянилмиш организмлярдян – ясасян баьырсаг чюпц (Есъщериъщиа ъоли) вя чюряк истещсалында тятбиг олунан майа эюбялякляриндян (Саъъщаромйъес серевисиае) истифадя едилир.
     Микробиолоэийа сянайеси антибиотикляр, ферментляр (амилазалар, глцкоамилазалар, протеазалар, липазалар, фитаза вя с.), аминтиршулар, витаминляр (Б₂, Б₁₂, Ъ), каротиноидляр, полисахаридляр, цзви туршулар вя йанаъаг спирти истещсал едир. 2003 илдя бу сянайенин ян ирищяъмли истещсалы йанаъаг спирти (тягр. 15 млн. т/ил), натриум- глутамат (1.2 млн. т/ил), Л-лизин (400 мин т/ил), лимон туршусу (тягр.600 мин т/ил) вя сцд туршусу (200 мин т/ил) олмушду. Микробиолоэийа сянайеси дцнйа сянайе истещсалынын цмуми артымыны (1,5–2%) хейли габаглайараг илдя 10–15% артыр. Битки хаммалынын (к.т. туллантылары, одунъаг) шякярляшдирилмясинин (щидролизинин) игтисади ъящятдян даща перспективли олмасы иля ялагядар йанаъаг спирти, биодеградасийайа уьрайан пластиклярин (полищидроксиалканоатлар, полилактатлар), пластиклярин алынмасы цчцн мономерляр (1,3-пропандиол, 3-щидрокси-пропион туршусу) истещсалынын йцксяк инкишафы прогнозлашдырылыр. Прогнозлара эюря, 2020–25 иллярдя АБШ-да бцтцн кимйяви маддялярин 25%-я гядяри йенидянбярпа олунан хаммалдан истещсал едиляъяк. Шякярляшдирилмиш битки биокцтлясиндян кимйяви мящсулларын вя йанаъаг спиртинин иримигйаслы истещсалы уъуз нефт ещтийатларынын тцкянмяси иля баьлы бющраны гисмян йцнэцлляшдиряъяк вя газынты йанаъагларынын йанмасындан ямяля эялян ЪО₂-нин атмосфер щавасында мигдарынын азалмасына имкан веряъяк.
     Микробилоэийа сянайесинин мящсуллары мцхтялиф истещсал сащяляриндя: антибиотикляр тибдя, аминтуршулар йем, ширинляшдириъиляр (аспартам дипептиди шякярдян 200–300 дяфя шириндир), пящриз, мцалиъяви вя парентерал гарышыг гидаларын истещсалында, ферментляр бир чох сащялярдя эениш истифадя едилир. Беля ки, α-амилаза, глцкоамилаза вя фруктозоизомераза ферментляринин иштиракы иля гарьыдалы нишастасындан фруктоза ширясинин алынмасы ири истещсал сащясидир. Фруктоза ширяляринин дцнйада истещсал щяъми илдя тягр. 10 млн. т-дур. АБШ-да бцтцн ширниййат мящсулларынын истещсалында фруктозанын пайы 70%-дир. Ферментляр гида, каьыз, тохуъулуг, дяри сянайесиндя вя йуйуъу тозларын истещсалында эениш истифадя олунур. Сянайе ферментляринин хейли щиссяси сцни дяйишдирилмиш зцлаллардыр. Ферментатив катализ кимйа истещсалы сащяляриндя, мяс., акрилонитрилдян акриламидин, пенисиллиндян 6-аминопенисиллин туршусунун, сефалоспориндян 7-аминосефалоспорин туршусунун, аспараэин туршусунун яъзачылыг кимйасы цчцн онларла оптики актив маддялярин алынмасында вя стероидлярин трансформасийасында истифадя олунур.
     Бир ъох микроорганизмляр цзви маддяляри (о ъцмлядян нефти, щербисидляри, ароматик бирляшмяляри) парчаламаг габилиййятиня малик олдуьуна эюря ятраф мцщитин тямизлянмясиндя тятбиг олунур (бах Биоремедиасийа). Онлар чирклянмиш торпаглара вя нощурлара верилир, йахуд аеротенк вя йа метантенк кими стасионар тямизляйиъи гурьуларда истифадя олунур. Чиркли суларын (бах Биосцзэяъ) вя щаванын тямизлянмясиндя биосцзэяълярдян эениш истифадя олунур. Сонунъу щалда щава мясамяли дашыйыъылар цзяриндя микроорганизм щцъейряляринин иммобилизя олундуьу апаратдан бурахылыр. Биосцзэяъляр саатда 10 вя 100 мин м³ щаваны тямизляйир вя бир чох айлар ярзиндя фасилясиз ишляйир. Мяишят, к.-т. вя сянайе туллантыларынын метан ямяляэятирян бактерийаларын иштиракы иля анаероб парчаланмасы щям ятраф мцщитин горунмасы, щям дя хаммалын бярпасына ясасланан енерэетика цчцн ящямиййят кясб едир. Бу заман ямяля эялян биогаз мяишятдя вя сянайедя йанаъаг кими истифадя олуна биляр. Метантенклярин бярк галыглары эцбря кими ишлядилмяйя йарайар. Микроорганизмляр файдалы газынтыларын чыхарылмасында вя емалында да зярури щесаб олунур (бах Биоэеотехнолоэийа, Металларын биотехнолоэийасы).
     1970-ъи иллярин сонларындан етибарян зцлалларын микроорганизмляр вя щейван щцъейряси култураларынын кюмяйи иля истещсалы сцрятля инкишаф едир. 2000 илдя дцнйа базарында эен мцщяндислийи методлары иля алынмыш рекомбинант зцлаллардан ибарят 77 дярман вар иди; 380 препарат клиник сынаг мярщялясини кечирди. Беля препаратларын сатышы дцнйа дярман базарынын тягр. 10%-ни тяшкил едир вя артмаьа мейиллидир. Рекомбинант моноклонал антиъисмляр вя ваксинляр дя инсанлар цчцн нязярдя тутулмуш препаратлар сырасына аиддир. Онларын кюмяйи иля диабет (инсулин), сяпялянмиш (диффуз) склероз (β-интерферон), ревматоид артрит (шишлярин некроз факторуна гаршы моноклонал антиъисмляр), анемийа (еритропоетин) вя вирус инфексийаларынын (α-интерферон, щепатит Б-йя гаршы ваксин) мцалиъя едилир, инфаркт (урокиназа, плазминоэенин тохума активатору) заманы тромблар даьыдылыр. Бир сыра препаратлар онколожи хястяликлярин мцалиъя курсуна дахил едилмишдир.
     Микроорганизмлярин щцъейряляриндя щейван зцлалларынын щеч дя щамысы дцзэцн фяза структуру ямяля эятирмир вя зярури модификасийайа мяруз галыр. Одур ки, бу чятинликляри арадан галдырмаг цчцн бир сыра щалларда биол. актив зцлалларын истещсалында (мяс., еритропоетинин алынмасында) али щейванларын щцъейря културасындан истифадя олунур. Щцъейрялярин сянайе мигйасында йетишдирилмяси бюйцк щяъмли апаратларда щяйата кечирилир вя он суткаларла давам едян бу просес заманы мцщитин стериллийини сахламаг цчцн хцсуси тядбирляр вя хейли хяръ тяляб олунур. Биткилярин эен мцщяндислийи щяр шейдян юнъя онларын техноложи хассяляринин йахшылашдырылмасына йюнялдилмишдир. Бундан ялавя, биткиляр эен мцщяндислийи васитясиля зцлалларын (дярманлар, ваксинляр), йахуд кимйяви маддяляр вя конструксийа материалларынын истещсалында фабрик гисминдя истифадя олунур. 
Кянд тясяррцфаты биотехнолоэийасы. Щербисидляря вя зийанвериъи ъцъцляря гаршы давамлы биткилярин йарадылмасына аид ишлярин 1980-ъи иллярин яввялляриндян апарылмасына бахмайараг, онларын АБШ-ын, сонралар ися диэяр юлкялярин якин сащяляриндя тятбиги 1996 илдя башламышдыр. Эенетик модификасийалашдырылмыш (ЭМУ вя йа трансэен) биткиляр онларла баьлы цмидляри доьрултду: мящсулдарлыг артды, щербисидлярин истифадяси 40–70% азалды. 1996–2002 иллярдя трансэен биткилярин якилдийи сащяляр 1,7 млн. ща-дан 58,7 млн. ща-а гядяр чохалды вя онларын иллик артымы 12–15% олду. ЭМУ биткиляри (памбыг, тцтцн, гарьыдалы, сойа, шальам, картоф) йетишдирилян ясас юлкяляр АБШ, Арэентина, Чин, Щиндистан вя 2004 илдян етибарян Авропа Игтисади Бирлийи (АИБ), Бразилийа вя Мексикадыр. Ъцъц зядялямяляриня, вирус вя эюбяляк хястяликляриня давамлылыьы иля йанашы, аминтуршу тяркиби йахшылашдырылмыш зцлалларын, щямчинин витаминлярин, оптимал гурулушлу йаьларын вя с.-нин мигдары артырылмыш биткилярин йени няслинин эен мцщяндислийи йарадылмышдыр. Ъянуб-Шярги Асийада йцз милйонларла инсанда А витамини чатышмазлыьыны арадан галдырмаг цчцн тяркибиндя β-каротин чох олан дцйц сорту (“гызыл дцйц”) буна нцмуня эюстяриля биляр. Кофеинсизляшдирилмиш мящсулун истещсал хярълярини азалтмаьа имкан верян вя тяркибиндя кофеин олмайан “арабика” гящвя сорту алынмышдыр. Одунъаьында селлцлоз-каьыз сянайеси цчцн эярякли, йцксяк мигдарда селлцлоз олан тезбюйцйян аьаъ нювляри йарадылмышдыр.
     Биткиляр инсан зцлалларынын, рекомбинант ваксинлярин, моноклонал антиъисмлярин алынмасында истифадя олуна биляр. Онларын цстцнлцйц сон мящсулларын щейван вируслары иля мцмкцн чирклянмясинин олмамасы вя щятта микробиоложи синтезля мцгайисядя даща цъцз истещсалы иля баьлыдыр. Мцвафиг тярявяз вя йа мейвялярин гябулу просесиндя организмя дахил едиляъяк ваксинляр сынаг мярщялясиндядир. Игтисади цстцнлцйц нязяря алараг, биодеградасийайа уьрамыш пластиклярин (полищидроксиал-каноатлар), йахуд супермющкям вя еластик сапларын (щюрцмчяк зцлаллары) истещсалы цчцн биткилярдян истифадяетмяйя ъящдляр эюстярилир.
     Иътимаиййят сянайе истещсалы иля баьлы ЭМУ биткилярля апарылан хейли тяърцбя вя чохиллик сынаглар заманы онларда щеч бир зярярли хасся ашкар едилмямясиня бахмайараг, беля биткилярин к.т. дювриййясиня дахил едилмясини, хцсусиля дя онларын гида мящсулларынын истещсалы цчцн истифадясини бирмяналы гябул етмир. Бир чох юлкялярдя ЭМУ биткилярин йайылмасыны мящдудлашдыран ганун вя гайдалар гябул олунмушдур (АИБ-нин бир чох юлкяляриндя, Канадада беля мящсуллары хцсуси маркировка иля нишанлайырлар).
      Щейван ъинсляринин вя щейвандарлыг мящсулларынын йахшылашдырылмасы цчцн эен мцщяндислийинин тятбигиня аид бир нечя нцмуня мялумдур. Онлардан бири казеин χ-зцлалыны кодлашдыран ялавя эенин инякляря дахил едилмяси йолу иля сцдцн кейфиййятинин (термостабиллийи вя пендирин кейфиййятинин йцксялмясини тямин едян) йахшылашдырылмасы, диэяри ися сцнэяр енсафалитиня (иняк гудузлуьу) давамлы иняк ъинсляринин йетишдирилмясидир. Хястялик мцяййян зцлалын саьлам организмдякиндян фяргли конформасийа гябулетмяси иля ялагядар инкишаф едир (бах Прионлар). Бу зцлалы кодлашдыран эендя онун структуруну дяйишмяйи намцмкцн едян мутасийа алынмышдыр. Байтарлыг вя щейвандарлыгда да рекомбинант зцлаллар истифадя едилир: донузларын бой щормону пийсиз ят алынмасына кюмяк едир, ирибуйнузлу малын бой щормону сцд саьымыны артырыр. Гызыл-балыгларын вя диэяр ъинслярин чохалдылмасы (йетишдирилмяси) просесиндя балыгларын бой щормонунун истифадя едилмяси сащясиндя ишляр апарылыр.
Тибби биотехнолоэийа. Тибдя ваъиб олан зцлалларын щазырланмасында щейванлардан да истифадя олунур. Чох вахт бу мягсядля щяр шейдян юнъя лазымлы яламятляри тямин едян эен сцд зцлалларыны (казеинляр, албумин) кодлашдыран эенлярин тянзимляйиъи системляри иля бирляшдирилир. Бу щалда кючцрцлмцш йад эенлярин експрессийасы йалныз лактасийа мярщялясиндя вя йалныз сцд вязиlяриндя баш верир. Гойун, кечи, бязян иняк кими биофабриклярдян истифадя олунур. Беляликля, бой щормону, ганын ЫХ лахталанма фактору вя химозин (пендир истещсалында истифадя олунан фермент) алынмышдыр. Донузун сидийиня, аьыз суйуна вя тохум майесиня щетероложи (йад) зцлалларын секресийасы перспективли методлар щесаб олунур. Тойуг ймуртасынын зцлалы йад зцлаллар цчцн идеал депо ола билярди, лакин эенлярин гушларда кючцрцлмя методлары ишлянилмядийиндян тойуглардан истифадя олунмасы лянэийир.
       Антиъисм йарадан нормал вя сонсуз бюлцнмя габилиййятиня малик шиш щцъейряляринин бирляшмяси нятиъясиндя щцъейря щибридляри саьалан щибридомларын йарадылмасыны Б.-нын мцщцм наилиййятляри сырасына дахил етмяк олар. Бу, лазыми спесификлийя малик бюйцк мигдарда моноклонал антиъисмлярин алынмасына имкан вермишдир. Техноложи сябябляря эюря инсан щцъейряляриндян щибридомлары алмаг гейри-мцмкцндцр, моноклонал антиъисмляри инсанларын мцалиъясиндя билаваситя истифадя етмяк дя олмаз. Иммуноглобулинлярин йцнэцл вя аьыр зянъирляринин фрагментляриндян тяшкил олунан вя антиэени таныйан минимоноклонал антиъисмляр эен мцщяндислийинин цсуллары иля йарадылмышдыр. Минимоноклонал антиъисмляри микроорганизм щцъейряляри синтез едир вя онлары инсан организминя йеритмяк олар. Онларын ясасында онларла дярман васитяляри ишляниб щазырланыр, илк беля препаратлар артыг сатыша бурахылмышдыр.
      Бир сыра мцасир тибби Б.-лар щям иммун-фермент анализиндя, тибби моноклонал антиъисмлярин истифадясиня ясасланан диагностика, щям дя щибридляшдирмяйя ясасланан мцхтялиф ДНТ-диагностика цсулларынын истифадяси иля баьлыдыр. Сон технолоэийанын ясасыны патоэен бактерийалар вя вирусларын эеномларында нуклеотид ардыъыллыгларынын тяйини, инсан эенляринин полиморфизми (ирси мцхтялифлик) цзря ишлярин инкишафы тяшкил едир. Мцасир модификасийалар ДНТ-чиплярдян – сащяси тягр. 1 см² йахын лювщядян тяшкил олунан гурулушлардан истифадя едилмясиндян ибарятдир; бу лювщядя дягиг сыра иля йерляшян мцяййян ардыъыллыгла дцзцлмцш щяр бир йува бирзянъирли полинуклеотидляри сахлайыр. Беля йуваларын сайы вя мцхтялиф нуклеотид ардыъыллыгларынын 1 см^2-дя мигдары 1 млн.-дан чох ола, нуклеотид ардыъыллыгларынын уз. ися 9–10-дан 1000 нуклеотидя гядяр дяйишя билир. Бу технолоэийанын кюмяйи иля эеному там ващид кими юйрянмяк, истянилян эеномун бцтцн эенляринин експрессийа сявиййясини мигдаръа тяйин етмяк, йалныз йолухуъу хястяликлярин дейил, щямчинин инсан вя к.т. щейванларынын систем хястяликляринин дя тез вя автоматлашдырылмыш диагностикасыны щяйата кечирмяк мцмкцндцр.
     Б.-нин нювляриндян бири ДНТ-ваксинасийадыр. Бу заман организмя ъанлы вирус вя щятта тямиз вирус зцлаллары йох, бу зцлалы сащиб организмин щцъейрясиня експрессийа едян мцяййян эен (зцлаллары кодлашдыран вирус ДНТ фрагменти) дахил едилир. О, сащиб эенома адятян гошулмур, лакин узун мцддят (щяфтя ярзиндя) йад зцлалы експрессийа едир, бу ися организмин иммун ъавабыны модуллашдыра билир. Технолоэийаsына эюря ДНТ-ваксинасийа организмин гцсурлу эенини (эенлярини) саьлам эенля явязетмя ъящдляриндян ибарят олан эенотерапийайа охшардыр. Саьлам эенлярин организмя чатдырылмасы цчцн мцхтялиф вируслар, даща чох аденовируслар вектор гисминдя истифадя олунур. Комбиня едилмиш аьыр иммун чатышмазлыьы, щемофилийа вя хярчянэин бязи формаларынын мцалиъяси беля терапийанын мцвяффягиййятли нцмуняляри сырасына аид едиля биляр. Лакин вирусларын вектор гисминдя истифадясинин тящлцкясизлийи сона гядяр айдынлашдырылмамышдыр вя эенотерапийа адятян йалныз щяйат эюстяриъиляриня ясасланараг тятбиг олунур. Тибби Б.-нын цмидляри РНТ-интерференсийасынын кяшфи иля баьлыдыр. О, вируса чохалмаг цчцн тяляб олунан эенетик материалын йатырылмасына ясасланыр. 2002 илдян бу методоложи база ясасында бир сыра дярманлар ишляниб щазырланыр.
     Бир чох юлкялярин (инкишафетмиш вя инкишафедян) щюкцмятляри тяряфиндян сящиййяйя, ящалинин ярзагла тямин едилмясиня, ятраф мцщитин горунмасына, нефт вя газ ещтийатларынын тцкянмясинин мянфи тясиринин азалдылмасына мцщцм тющфяляр вермяк игтидарында олан Б. елми-техники тяряггинин ян мцщцм истигамяти сайылыр. Бах щямчинин Трансэен организмляр. 
Космик биотехнолоэийа. Космик Б. цсулларындан истифадя етмякля бир сыра йени мцалиъя вя диагностика препаратлары йарадылмышдыр. Топланмыш тяърцбя космик Б.-нын инкишафынын даща перспективли истигамятлярини – микрогравитасийа шяраитиндя йахшылашдырылмыш, щямчинин микроорганизмлярин рекомбинант сянайе штамларынын, тибб, яъзачылыг, к.т. вя еколоэийа цчцн биоложи актив маддялярин продусентляринин алынмасы вя сечилмяси; биол. вя биотехнолоэийа сащяляриндя фундаментал биликляри эенишляндирмяк мягсядиля космик цчцш факторларынын биол. обйекляря вя биотехноложи просеслярин физики-кимйяви характеристикаларына тясиринин тядгиги вя с. мцяййян етмяйя имкан вермишдир.
Яд.: Мануал оф индустриал миъробиолоэй анд биотеъщнолоэй 2нд ед. Wасщ., 1999; Патрушев Л.И. Экспрессия генов. М., 2000; Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М., 2002; Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухин Е.А. Основы биотехнологии. М., 2003; Сельскохозяйственная биотехнология. М., 2003.